А.Г. Семёнов
Устройства «Объятия» и «Кобра» для блокировки «неправильных» пассажиров
Семейство технических решений (на уровне изобретений) относится к области транспортного машиностроения, конкретно – к системам безопасности водителя транспортного средства при наличии угрозы со стороны сидящего на сидении пассажира по несанкционированному использованию транспортного средства и, одновременно, к системам безопасности пассажира в аварийной ситуации.
Монтируемые в салонах автомобилей подушки безопасности [1, 2] эффективны при их использовании по своему назначению, но система автоматического управления (срабатывания) не позволяет использовать их в другой нештатной ситуации – при угрозе нападения пассажира на водителя (захвата транспортного средства, грабежа и т.д.).
В то же время, известны устройства принудительной блокировки (ограничения подвижности) пассажира при угрозе нападения, с использованием упомянутой выше подушки безопасности. При этом система управления устройством предусматривает возможность срабатывания (надувание) подушки как автоматически от датчика ускорения при резком торможении транспортного средства в аварийной ситуации (режим «авария»), так и по команде водителя (при выдаче им сигнала на срабатывание). [3, 4].
Устройство уже двухфункционально и компенсирует недостаток предыдущего. Но надёжность (продолжительность) блокировки пассажира недостаточна, поскольку сам принцип действия эластичной подушки, надуваемой газообразным телом под давлением, предполагает возможность оперативного снятия такой «блокировки» путём, например, нарушения блокированным человеком при наличии подручных средств (например, огнестрельного или холодного оружия) герметичности, целостности оболочки подушки для ей сдутия, с целью эвакуации из транспортного средства при угрозе пожара, взрыва или утопления. Это хорошо для аварийного режима, но вступает в противоречие с задачами блокировки злоумышленника.
Блокирующее устройство «Объятия»
Говоря об аналогах разработанного автором блокирующего устройства «Объятие», к наиболее удачным из современных устройств такого назначения можно отнести «совсем свежую» запатентованную отечественную разработку «Средство защиты водителя от нападения», содержащее упругий элемент (коническую пружину), встроенный в спинку водительского сиденья, и зафиксированный в сжатом состоянии управляемым фиксатором, пластину, закреплённую на свободном конце («головке») упругого элемента и обращённую наружу к расположенному сзади пассажирскому сиденью на уровне его спинки, и электромеханическую систему управления устройством. Причём с возможностью расфиксации упругого элемента системой управления, по команде водителя, и перемещения пластины под действием упругого элемента в сторону пассажирского сиденья и, тем самым, импульсного ударного воздействия на пассажира и/или статического сдавливающего воздействия и/или ограничения его подвижности [5].
В устройстве, в частности, предусмотрена возможность постепенного (поэтапного) освобождения пружины плоским фиксатором за счёт постепенного, управляемого выдвижения последнего, вследствие чего можно, в зависимости от поведения пассажира, усиливать его «прессование». Собственно, для этого пружина и имеет коническую форму.
Но и оно, при всех своих преимуществах, однофункционально, специализированно как устройство блокировки пассажира, заподозренного в противоправных действиях по отношению к водителю и/или другим пассажирам, или уже проявившего себя в таковых действиях.
Во-первых, оно не предусмотрено его использование как средства безопасности самого пассажира (разумеется, в первую очередь, законопослушного пассажира). Ударно воздействуя на пассажира и ограничивая его подвижность, такое устройство, дополнительно фиксирует его тело и, в принципе, способствует его безопасности при аварии. Но это зависит от конкретной аварийной ситуации и характеризуется, в сравнении с эластичными надувными подушками, большей жёсткостью и вероятностью косвенного травмирования.
Во-вторых, даже при использовании по своему назначению устройство существенно уступает надувной подушке по площади «объятия» человека, оставляя его руки свободными в достаточно широком диапазоне степеней свободы.
В-третьих, устройство, представляя собой консольный подвес пластины на пружине, зафиксированной только в своём основании или, в лучшем случае, в пределах своей цилиндрической «ниши», плохо зафиксировано от смещений в стороны.
В-четвёртых, опять-таки в прямом использовании, устройство при реальных, безопасных величинах травмобезопасной силы упругости и импульса, передаваемого телу пассажира при срабатывании, может быть отжато частично или полностью руками или телом (с обхватом руками спинки впередистоящего сиденья водителя), особенно при недюжинной силе и при повышенной выработки «стрессового» адреналина у пассажира.
Обобщая перечисленные «минусы», можно сказать, что оно, будучи недостаточно удовлетворительно по своим технико-эксплуатационным характеристикам и возможностям, оставляет резервы усовершенствования. Чем автор и воспользовался. Ниже приведен пример реализации авторского технического предложения, поясняющий его сущность.
Устройство «Объятие» блокировки пассажира транспортного средства в аварийной ситуации и при угрозе его нападения на водителя (т.е. при несанкционированном использовании транспортного средства пассажиром) содержит (см. рис. 1, 2) фиксированный в сжатом состоянии упругий элемент 1, например цилиндрическую или (как в прототипе) коническую пружину. Элемент 1 встроен в неподвижную часть 2 салона транспортного средства, например в спинку водительского сиденья в цилиндрическую нишу в ней.

Рис. 1. Блокирующее устройство «Объятие» в исходном состоянии, вид в плане

Рис. 2. Блокирующее устройство «Объятие» при срабатывании, вид в плане:
H – рабочий ход пластины из фиксированного исходного в рабочее выдвинутое положение (при надутой подушке безопасности); DH - дополнительное перемещение пластины под действием упругого элемента при разгерметизации подушки безопасности
Устройство содержит также пластину 3 (круглой или овальной формы), которая закреплена на свободном конце упругого элемента 1 («головке», меньшего диаметра при коническом исполнении пружины 1) и обращена наружу к пассажирскому сиденью 4 (для пассажира 5). Сиденье 4 расположено, например, за водительским сиденьем 2, причём на уровне его спинки (2).

Рис. 3. Упрощенная электрическая схема управления (срабатывания) устройства «Объятие» с независимыми ветвями для устройств безопасности и блокировки пассажира, в исходном состоянии

Рис. 4. Схема срабатывания устройства «Объятие»
с независимыми ветвями для устройств безопасности и блокировки пассажира
Предусмотрена возможность расфиксации упругого элемента 1 (или пластины 3) электрической системой управления (СУ) 6 (см. рис. 3) и фиксатором 7, как правило, плоским стержнем (иначе говоря, – системой расфиксации упругого элемента 1 или системой блокировки пассажира), по команде водителя и/или иного ответственного лица (например, экспедитора), перемещения пластины 3 под действием упругого элемента 1 в сторону пассажирского сиденья 4 и ограничения тем самым подвижности пассажира 5, а также импульсного ударного и/или статического сдавливающего воздействия на него.

Рис. 5. Упрощенная электрическая схема управления (срабатывания) устройства «Объятие» с зависимыми
(объединёнными) ветвями для устройств безопасности и блокировки пассажира, в исходном состоянии

Рис. 6. Схема срабатывания устройства «Объятие» с зависимыми (объединёнными) ветвями для устройств безопасности и блокировки пассажира
При выполнении упругого элемента 1 в виде конической витой пружины, СУ может быть несколько усложнена: предусмотрено управление фиксатором через электромагнитное устройство 9 не «вкл.-выкл.», а прогрессивное, с постепенным управляемым увеличением тока в обмотке устройства 9.
Система управления 6 может включать в себя ручной выключатель 8 цепи подачи электрического напряжения на обмотку исполнительного устройства 9 (электромагнит, соленоид, жёстко связанный с фиксатором 7) отключения (вывода из взаимодействия с пружиной 1) фиксатора 7 (см. рис. 3 – 6).
В устройстве дополнительно предусмотрена надувная подушка безопасности 10, которая установлена снаружи пластины 3 и снабжена электрической системой 11 её срабатывания (посредством пиропатрона 12) как по команде водителя и/или иного ответственного лица, в частности одновременно с командой на перемещение пластины 3, так и автоматически по сигналу датчика (системы датчиков) 13 ускорения транспортного средства, с возможностью совместного с пластиной 3 ограничения подвижности пассажира 5 (см. рис. 1, 2).
Рабочий ход H пластины 3 из фиксированного исходного в рабочее выдвинутое положение (при надутой подушке 10) может допускать дополнительное её перемещение DH под действием упругого элемента 1 при условии разгерметизации (нарушении целостности) подушки 10, из расчёта сохранения остаточной силы упругости элемента 1, минимально необходимой для прижатия тела пассажира 5 к сиденью 4 (порядка 100 – 300 Н).
Системы 6 и 11 могут быть объединены в единую СУ 14 блокировки и безопасности пассажира 5, на правах параллельных, «независимых» её ветвей управления фиксатором 7 и пиропатроном 12 (см. рис. 5). При этом обеспечена возможность срабатывания подушки безопасности 10 одновременно с расфиксацией упругого элемента 1 (отключения фиксатора 7): в электрической схеме (см. рис. 6, 2) цепи питания обмотки соленоида 9 и пиропатрона 12 (напряжение U) запараллелены. Выведено на пиропатрон 12 и «ручное» управление подачи питания.
Учитывая более близкое, чем принято в подушках безопасности, расположение пиропатрона 12 к телу пассажира 5 и, соответственно, ухудшения температурного режима (возможность ожогов), рекомендуется использование в качестве рабочего тела подушки 10 не пороховых газов, а сжатого воздуха (как в упомянутых выше аналогах [3] и [4]).
Устройство функционирует следующим образом. В случае аварии, например лобовом столкновении с другим транспортным средством, по сигналу датчика (системы датчиков) 13 ускорения замыкается электрическая цепь питания пиропатрона 12, что вызывает срабатывание (надувание пороховыми газами или сжатым воздухом при инициировании пиропатроном) подушки безопасности 10 (см. рис. 3, 4). Под воздействием газообразного рабочего тела под давлением, последняя заполняет собой большую часть пространства непосредственно перед пассажиром 5, обеспечивая защиту его жизни и здоровья. Находящийся в сознании пассажир 5 имеет возможность покинуть аварийное транспортное средство, оперативно освободившись от «нежных объятий» подушки 10 (если не предусмотрено автоматическое сдутие). Например, разгерметизировав её, разрушив подручными средствами целостность её оболочки.
Если система управления 14 предусматривает одновременную автоматическую выдачу питания параллельно и на обмотку соленоид (электромагнита) 9 (см. рис. 5, 6), то, вследствие освобождения упругого элемента (пружины) 1 от фиксатора 7, пластина 3 выдвигается под действием переменной силы упругости в сторону торса пассажира 5 (см. рис. 2).
Одновременное выдвижение пластины 3 и надутие подушки 10 при их последовательном расположении в пространстве (при рабочем ходе пластины 3, равном H) приводят к равновесному состоянию фиксирующе-защитной системы «водительское сиденье (или иная неподвижная часть), 2 – пружина (или иной упругий элемент), 1 - пластина 3, подушка 10», которая совместно обеспечивает защиту жизни и здоровья пассажира (см. рис. 2).
В случае отказа системы 6 расфиксации пружины 1 защитные функции принимает на себя подушка 10 (см. выше), а в случае отказа системы 11 срабатывания подушки 10 – пружина 1 с пластиной 3. В последнем случае отсутствие газов под давлением в подушке 10 автоматически приводит к дополнительному перемещению пластины 3, под действием силы упругости пружины 1, на величину DH (см на рис. 2 положение пластины 3 пунктиром). Таким образом, имеет место дублирование фиксирующе-защитных функций. Оперативно освободиться от «жёстких объятий» системы «пластина 3 – пружина 1» пассажиру 5 сложнее, но «бесплатных пирожных не бывает».
В случае обоснованного подозрения пассажира в противоправном замысле, например захвата транспортного средства или грабежа, а также, безусловно, при попытке реализации таких замыслов, водитель или иное ответственное лицо (экспедитор и т.д.) принудительно («врукопашную») включают систему 14 на срабатывание (замыкание цепи выключателем 8). Оба устройства (пластина 3 и подушка 10) срабатывают одновременно, надёжно и нетравмоопасно (гуманно) блокируя пассажира 5 на сиденьи 4. По-прежнему реализуется принцип дублирования.
На этот раз, наличие более «устойчивого», к попыткам пассажира освободиться, устройства «пластина 3 – пружина 1» является несомненным преимуществом перед одиночной подушкой 10, но последняя нейтрализует «жёсткость» пластины 3 и существенно увеличивает площадь «объятий» пассажира.
При конической форме пружины 1 и «прогрессивной» системе управления фиксатором 7, пластина выдвигается, по команде водителя или иного ответственного лица, например, поэтапно, с возможностью как импульсного ударного (в первый период), так и статического сдавливающего, с нарастанием, воздействия на пассажира 5.
Таким образом, в режиме «блокирование пассажира» комбинированная система «Объятие» сглаживает недостатки каждой из двух её составляющих в отдельности и использует преимущества обеих. Т. е. устройство даёт не простую «сумму эффектов», а новое качество («сверхэффект»). При отказе одной из дублирующих систем будет иметь место изложенный выше аналогичный случай дублирования в режиме «авария».
В случае сознательной разгерметизации подушки 10 блокированным пассажиром в его попытках освободиться, пластина 3 дополнительно продвинется на величину DH и усилит блокировку в компенсацию «сдавшей свои позиции» подушке 10. Особенно при «прогрессивной» системе управления 6. Однако, и просто блокировки, которую обеспечивает «Кобра», может оказаться недостаточной (например, по продолжительности блокировки) для нейтрализации, особенно если «плохой парень» (по американской терминологии) окажется чрезмерно активен и ловок. Учитывая описанный «человеческий фактор», автором разработан и более «жёсткий вариант устройства – блокирующее-электрошоковый.
Блокирующе-электрошоковое устройство «Кобра»
Изобретательное Человечество давно и успешно использует мобильные (ручные) и стационарные устройства не летального поражения электрическим током, – «электрошокеры» (к стационарным относится, например проволочное ограждение под электрическим напряжением тюрем и других режимных объектов, а к ручным – доступные для безлицензионного приобретения и пользования разнообразные по своим техническим характеристикам «электрошокеры»), причем известны и электрошокеры дистанционного действия [6 – 8].
Весьма близким к устройству «Кобра», как разновидности «транспортного электрошокера», является блокирующее-электрошоковое устройство для обезвреживания террористов в гражданских самолетах. Его размещают на установленных в салоне, снабженном видеокамерой общего обзора, креслах. Последние образуют ограниченный боковинами проход к кабине пилотов, в котором каждая пара боковин кресел, расположенных напротив друг друга по разные стороны от прохода, снабжена упругими зажимами. Зажимы выполнены в виде заактированных в твердую резину алюминиевых дугообразных пластин, которые зафиксированы, посредством сжатых цилиндрических пружин, к боковинам. Имеются также фотоэлектронные датчики. Фиксаторы пружин соединены с подвижными сердечниками электромагнитов, размещенных под креслами, при этом обмотки возбуждения электромагнитов подключены к цепи фотоэлектронных датчиков, а пластины зажимов соединены с источниками электрического сигнала с помощью переключателей и кнопок включения ручного-автоматического режимов на пульте в кабине пилотов [9].
В этом устройстве, таким образом, террориста «зажимают» двумя симметрично расположенными слева и справа от него в проходе салона пружинными «зажимами», в каждый из которых встроен поражающий (разрядный) электрод одного из знаков электрической полярности, обеспечивая возможность применения к «непокорному» террористу электрошокирующего разряда.
Очевидно, оно не только относится несколько к иной области, чем предлагаемая «Кобра», но и существенно отличается от него, имеет свои недостатки. Так, для реализации задачи блокирования террориста необходимо, прежде всего, «поймать момент», когда он окажется между зажимами. И окажется ли вообще, если он подготовился к операции. Во-вторых, такое устройство дополнительно сужает и без того остродефицитную ширину прохода в салоне. В-третьих, даже одна пара сработавших зажимов может блокировать не только террориста, но и большую часть пассажиров при необходимости оперативной миграции или эвакуации. Вот будет весело!
Поэтому ближайшим аналогом «Кобры» лучше считать то же устройство, которое было принято за ближайший аналог устройства «Объятия» – [5]. Устройство «Кобра» (и, соответственно, сущность технического предложения) можно уяснить из приведенного ниже примера реализации (в варианте расположения между последовательно установленными водительским и пассажирским сиденьями).
Устройство «Кобра» блокировки пассажира транспортного средства при угрозе его нападения на водителя имеет много общих конструктивных признаков с устройством «Объятие», что соответствует принципам унификации при и модульности. Оно содержит (рис. 7 – 10) упругий элемент 1, например цилиндрическую или коническую пружину. Элемент 1 встроен в неподвижную часть 2 салона транспортного средства, например в спинку водительского сиденья (2). Устройство содержит также пластину 3, которая закреплена на свободном конце («головке») упругого элемента 1 (предпочтительно, заподлицо с его задней стенкой) и обращена наружу к пассажирскому сиденью 4 (для пассажира 5). Сиденье 4 расположено, например, за водительским сиденьем 2, причём на уровне его спинки (2). При этом предусмотрена возможность фиксации (исходное положение устройства) и расфиксации (в действии) упругого элемента 1 (непосредственно или через фиксацию пластины 3) по электрической цепи 6 СУ (см. рис. 9, 10), посредством фиксатора 7, по команде водителя и/или иного ответственного лица, и перемещения пластины 3 под действием упругого элемента 1 в сторону пассажирского сиденья 4. Для выдвижения пластины 3 система управления 6 включает в себя ручной выключатель 8 цепи подачи электрического напряжения U от источника питания 9 на исполнительный механизм 10 отключения фиксатора 7.
Дополнительно предусмотрено устройство не летального поражения электрическим током, далее – «электрошокер» (в соответствии с общепринятым обобщающим названием разнообразных устройств такого назначения). Поражающие электроды 11, 12 и 13, 14 (в приведенном примере предусмотрено две пары разноименных – «плюс» и «минус») «электрошокера» установлены на лицевой стороне пластины 3 и разнесены по её площади, с возможностью контакта с телом заблокированного пассажира 5. Наряду с описанной выше электрической цепью 6 разблокировки упругого элемента 1 (пластины 3), СУ включает в себя параллельно-последовательную ей электрическую цепь 15 «электрошокера» (см. рис. 6, 10), соединяющую разрядные электроды 11 – 14 с источником питания 9 через преобразователь 16 (любые известные преобразователь-накопитель конденсаторного типа и/или импульсный высоковольтный трансформатор, применяемые в электрошокерах) и выключатель 17 (как правило, кнопочного типа), управляемый так же водителем или иным ответственным лицом.

Рис. 7. Устройство «Кобра» в исходном состоянии, вид в плане

Рис. 8. Устройство «Кобра» при срабатывании
В обеспечение невозможности срабатывания «электрошокера» при фиксированной фиксатором 7 системе «упругий элемент 1 – пластина 3», между выключателем 17 и преобразователем 16 предусмотрено электромагнитное реле 18 с нормально разомкнутым контактом 19, обмотка которого подключена к цепи 6 после выключателя 8.
Рабочие разноименные («плюс» и «минус») поражающие электроды 11 – 14 «электрошокера» могут быть выполнены в виде разнесённых по площади пластины и ориентированных друг к другу заострённых Г-образных крючьев (см. рис. 9), с возможностью зацепов одежды пассажира 5, особенно при его энергичных попытках освободиться от блокирующего действия выдвинутой и упирающейся ему в торс пластины 3. Эффект от крюкообразности двоякий: повышается надёжность блокирования и увеличивается вероятность непосредственного контакта рабочих контактов «электрошокера» с телом (что необходимо для электрошокового воздействия).
Ориентация контактов-крючков в попарно-противоположные стороны повышает вероятность зацепов при попытках смещения тела в любую сторону, а их ориентация вовнутрь от периферии пластины 3, наоборот, снижает вероятность зацепов пассажиров в «мирное» время при посадке-высадке (при не выдвинутом, нерабочем состоянии устройства).

Рис. 9. Упрощенная электрическая схема управления (срабатывания) устройства «Кобра», в исходном состоянии

Рис. 10. Схема срабатывания устройства «Кобра»
«Электрошокер» может содержать (как в этом примере) две пары рабочих разноимённых поражающих электродов 11 – 14, разнесённых, соответственно, по ширине и по высоте пластины. В сравнении с одной парой (как это делают на ручных электрошокерах), это увеличивает вероятность обеспечения контакта хотя бы одной из пар контактов с телом в условиях «маневрирования» блокированного пассажира 5. Это увеличивает вероятность и число зацепов крючкообразных контактов за одежду. Устройство может содержать дополнительные средства в обеспечение эксплуатационной техники безопасности.
Рассмотрим работу устройства «Кобра». В случае необходимости принудительной блокировки «неправильного» пассажира, устройство «Кобра» приводят в действие аналогично устройству «Объятие». Отличие состоит лишь в следующем.
При энергичных несанкционированных попытках блокированного пассажира 5 деблокироваться и игнорировании предупреждения в его адрес, водитель или иное ответственное лицо вынужденно усмиряет пассажира посредством «электрошокера» - своего рода мини-электрического стула, замкнув выключатель 17 и выдав тем самым дежурное напряжение разряда от преобразователя 16 на поражающие электроды 11 – 14. При наличии контакта тела блокированного пассажира 5 с любой парой разноименных поражающих электродов (11, 12 и/или 13, 14) возникает электрический разряд по соответствующим участкам тела с соответствующим «усмиряющим» электрошоковым эффектом (на рис. 8, 10 показано молниями).
Таким образом, в режиме «блокирование пассажира» несколько ограниченные возможности блокирующего устройства дополняют (усиливают) возможностями электрошокового устройства. При этом такое комплексное устройство, как и устройство «Объятие», даёт не простую «сумму эффектов», а новое качество – «сверхэффект». Ибо «электрошок» в предложенном конструктиве создаёт качественно иную, более выгодную в данных условиях, ситуацию и, соответственно, эффект по оперативности и безопасности (защита расстоянием) водителя или иного ответственного лица.
Использование устройства «Кобра» позволяет улучшить технико-эксплуатационные характеристики и расширить возможности устройства блокировки пассажира транспортного средства при угрозе его нападения на водителя за счёт обеспечения возможности поражения блокированного, но продолжающего попытки освободиться и/или оказывать сопротивление, пассажира безопасным для жизни зарядом (зарядами) электрического тока, а также осознания им самой возможности такого воздействия на него (со всем спектром вытекающих отсюда позитивных последствий, включая вступление на «правильный» жизненный путь.
Семейство блокирующих устройств «Объятие» и «Кобра» имеют патентную защиту в России.
Литература
1. RU 2402441 С2, B60R 21/205, 10.04.2007.
2. EP 0771699 A2, 07.05.1997.
3. RU 2050294, B60R 21/16, 20.12.1995.
4. RU 2269434, B60R 21/16, 10.02.2006.
5. RU 2402434 С1, В60N 2/44, B60R 21/12, 27.10.2010.
6. RU 2305246 С1, F41B 15/04, 27.08.2007.
7. RU 2274816 C2, F41C 9/00, F41C 33/00, 20.04.2006.
8. RU 2275576, F41B 15/04, 27.04.2006. 9. RU 2335435 C1, B64D 45/00, 10.10.2008.