Text
                    В.В. Селиванов, Д.П. Левин
Средства поражения и боеприпасы
физика, техника, технологии
Оружие нелетального
действия

В.В. Селиванов, Д.П. Левин ОРУЖИЕ НЕЛЕТАЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ Под редакцией В.В. Селиванова Учебник для высших учебных заведений Москва ИЗДАТЕЛЬСТВО МГТУ им. Н. Э. Баумана 2 0 17
УДК 623 ББК 68.8 С29 Рецензенты: начальник научно-исследовательского управления РАРАН, д-р техн, наук, проф. И.О. Артамонову заведующий кафедрой молекулярной физики, декан Физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, д-р физ.-мат. наук, проф. Н.Н. Сысоев Рекомендовано Редакционно-издательским советом МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебника Селиванов, В.В. Оружие нелетального действия : учебник для высших учебных заведе- ний / В. В. Селиванов, Д. П. Левин. — Москва : Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. — 356, [4] с. : ил. ISBN 978-5-7038-4536-3 Изложены основные понятия, принципы построения, применения и действия средств временной нейтрализации живой силы и техники, получивших наименование «оружие не- легального действия» (ОНД). Проанализированы основные предпосылки разработки ОНД и особенности, определяющие необходимость его наличия в системе вооружений различ- ных силовых структур. Приведены генеральный классификатор типов ОНД по принципам и эффективности действия, объектам воздействия и масштабу применения, классификатор критериев применимости ОНД, сформулированы основные тактико-технические требования к ОНД при его разработке и применении. Рассмотрены физические принципы функционирования ОНД, воздействующего на био- объекты и технику. Уделено внимание описанию основных медико-биологических и между- народно-правовых аспектов его разработки и применения. Для кинетических и механических, химических и физико-химических, электрических и электромагнитных, акустических и светозвуковых, а также комбинированных типов ОНД приведены примеры как зарубежных разработок, так и образцов специальных средств неле- гального действия, принятых к использованию в системе МВД РФ. Проанализированы возможные сценарии применения ОНД в военных, миротворческих и антитеррористических операциях, в операциях по правопринуждению и для охраны опасных и режимных объектов. Учебник написан на основе материалов лекций по курсу «Оружие нелегального действия», который авторы в течение многих лет читают студентам МГТУ им. Н.Э. Баумана, а также материалов многочисленных публикаций авторов по излагаемому предмету. Для студентов технических университетов, слушателей военных академий. Может быть полезен аспирантам и инженерно-техническим работникам, занимающимся разработкой специальных средств для различных силовых структур. УДК 623 ББК 68.8 з Все права защищены. Никакая часть данного издания не может быть воспроизве- | дена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев автор- § ских прав. Правовую поддержку Издательства обеспечивает Адвокатское бюро 2 1 «Сергей Москаленко и партнеры». © Селиванов В.В., Левин Д.П., 2017 © Оформление. Издательство ISBN 978-5-7038-4536-3 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017
Оглавление Предисловие.................................................. 5 Список сокращений .......................................... 13 Введение ................................................... 15 Глава 1. Концептуальные основы разработки оружия нелетального действия ................................................... 19 1.1. Определение понятия оружия нелетального действия. 19 1.2. Классификация оружия нелетального действия...... 23 1.3. Место и роль оружия нелетального действия в современных силовых конфликтах.................... 35 1.4. Принципы оценки воздействия оружия нелетального действия............................................ 53 Литература к главе 1 ....................................... 65 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия ................................................... 67 2.1. Средства раздражающего действия................. 67 2.2. Зловонные составы ............................. 113 2.3. Суперскользкие вещества........................ 118 2.4. Пенные барьеры и липкие пены .................... 127 2.5. Вещества для выведения из строя транспортных средств 132 Литература к главе 2......................................... 135 Глава 3. Оружие нелетального физического (механического) действия 138 3.1. Средства кинетического воздействия............. 138 3.2. Водометы ...................................... 182 3.3. Средства ограничения подвижности .............. 188 3.4. Акустические средства.......................... 201 3.5. Генераторы вихревых колец ..................... 216 Литература к главе 3........................................126 Глава 4. Оружие нелетального физического (электромагнитного и электрошокового) действия ............................... 229 4.1. Лазерные специальные средства...................229 4.2. Электромагнитные средства воздействия.......... 248 4.3. Электрические специальные средства............. 280 Литература к главе 4....................................... 299 Глава 5. Светозвуковое оружие нелетального действия на основе пиротехнических составов .................................. 302 Литература к главе 5....................................... 326 Глава 6. Юридические, медико-биологические, общетехнические и тактические аспекты разработки и применения оружия нелетального действия ..................................... 327 6.1. Юридические аспекты............................ 327
4 Оглавление 6.2. Международная законодательная база применения оружия ....................................... 332 6.3. Законодательная база применения специальных средств в Российской Федерации ................... 337 6.4. Превентивный контроль оружия нелетального действия ... 339 6.5. Медико-биологические аспекты разработки и применения оружия нелетального действия......... 341 6.6. Межведомственная и международная координация в области оружия нелетального действия .......... 342 Литература к главе 6......................................346
Предисловие Развитие систем вооружения и военной техники (ВВТ), в том числе систем нелетального действия, связано с необходимостью обеспечения внешней и внутренней безопасности любого государства. Решение этой насущной задачи в современных условиях требует непрерывного совершен- ствования качества ВВТ, что, в свою очередь, приводит к необходимости кардинального повышения уровня подготовки специалистов, занятых исследованиями, разработкой и эксплуатацией как обычных систем во- оружения, так и специальных технологий нелетального действия. Послед- нее в немалой степени сдерживается отсутствием современной учебной научно-технической литературы, посвященной методически структури- рованному описанию всего многообразия исследований и разработок в области оружия нелетального действия (ОНД). Предлагаемая читате- лям книга призвана отчасти восполнить этот пробел и является первой в отечественной литературе попыткой дать целостное и систематизиро- ванное изложение конструктивного воплощения основных типов ОНД, перспектив и тенденций его развития во всем многообразии связанных с этим научно-технических, конструкторско-технологических, эксплуатаци- онных, медико-биологических и юридических проблем. Все это позволит читателю составить целостную картину истории создания и развития ОНД в различных странах. Учебник «Оружие нелетального действия» предназначен для общей начальной подготовки студентов высших технических учебных заведений, обучающихся по специальностям, связанным с ВВТ, курсантов военных училищ и слушателей военных академий, военных и гражданских специ- алистов, занимающихся теорией и практикой создания и эксплуатации ОНД, офицеров вооруженных сил, полиции, специальных силовых структур и людей, имеющих соответствующую техническую подготовку и интересующихся историей создания, состояния и развития специальных средств нелетального действия. Авторы надеются, что простота изложения материала делает его доступным и для читателя, не обладающего специ- альными знаниями. В книге освещаются основные этапы развития ОНД, предлагается генеральный классификатор данного вида специальных средств и даются технические характеристики наиболее распространенных образцов, по- зволяющие описать современный уровень фундаментальных, прикладных и технологических исследований в контексте практической реализации существующих идей и разработок. Описание каждого типа оружия со- держит краткие сведения общего характера и конкретные данные о кон- струкции, наиболее полно характеризующие рассматриваемый тип ОНД. Все описанные образцы проиллюстрированы схемами, рисунками и (или) фотографиями.
6 Предисловие Книга состоит из шести глав, к каждой из которых прилагается список необходимой справочной литературы. Глава 1 «Концептуальные основы разработки оружия нелетального действия» является вводной: здесь даются основные понятия, термины и определения ОНД, изложена краткая история появления и развития различных его типов, приведена классификация ОНД, в основу которой положены принципы (механизмы) воздействия на цель с идентификацией объекта воздействия и масштаба использования. Подробно рассмотрены также и другие параметры, позволяющие в дальнейшем дать более под- робное разделение типов ОНД по характеру носителей, степени под- вижности, характеру и месту применения, конструктивной реализации, эффекту воздействия, расстоянию до цели, длительности и эффективной дальности действия. Здесь же для оценки перспективности разработки и применения раз- личных типов ОНД изложены общие военно-технические требования и даны иерархия и краткие формулировки соответствующих критериев. Затем рассмотрены роль и место ОНД в силовом разрешении конфликтов с выделением основных областей его применения: самообороны граж- данских лиц, обычных полицейских операций, специальных, в том числе антитеррористических, операций и военных операций в рамках конфлик- тов низкой интенсивности. Указаны основные задачи, обусловливающие необходимость использования ОНД, и описаны конкретные варианты возможных сценариев, содержащих их решение. Заключительный подраздел главы 1 посвящен описанию принципов оценки действия ОНД, на основании которых возможно комплексное определение его эффективности, связанное с вероятностью желательных и нежелательных эффектов воздействия на цель, с вероятностью возникно- вения требуемой поведенческой реакции цели и с оценкой социальной со- ставляющей эффективности действия. Эти принципы трансформированы в общие математические модели, определяющие эффективность действия ОНД в форме компромисса между вероятностью вывода цели из строя и летального исхода в соответствии с физическими и медико-биологиче- скими представлениями о человеческом организме как единой системе. В главе 2 «Оружие нелетального химического и физико-химического действия» изложены ключевые сведения о химическом ОНД, в основе которого составы, оказывающие воздействие на объект за счет своих химических свойств (ирританты, одоранты, супередкие вещества и т. п.), а также о физико-химическом ОНД, которое представляет собой химиче- ские вещества, составы и материалы, оказывающие определенное физи- ческое воздействие на объект (суперскользкие составы, жесткие липкие пены, суперклейкие вещества и т. п.). Приведена система показателей эффективности действия средств поражения (СП) и боеприпасов (БП). Дана подробная классификация средств раздражающего действия (ирритантов), обладающих обратимым токсическим воздействием на биообъект и временно лишающим его способности к активным целена-
Предисловие 7 правленным действиям или проявлению физической агрессии. Приме- нительно ко всем известным классам ирритантов описаны физические, химические и функциональные (по характерным признакам воздействия на биообъект) свойства, сравнительная активность и эффективность воздействия, принципы оценки эффективности действия на основе по- казателей удельной токсической дозы, ингаляционной дозы токсичности, сравнительных зависимостей «доза—эффект». Большое внимание уделено описанию технических особенностей носителей для доставки ирританта к месту применения, к которым относятся распылители карманного типа и высокого давления, ранцевые распылители, генераторы, пистолетные и револьверные патроны, ручные гранаты, гранаты для метания из специ- альных насадок на штатное стрелковое оружие, выстрелы к карабинам и гранатометам, а также другие штатные боеприпасы, имеющие различный коэффициент использования ирританта в зависимости как от его свойств, так и от схемно-конструктивных решений носителей. Приведены харак- терные примеры нелетальных средств комбинированного действия, соче- тающих действие ирританта с ударным действием кинетического элемента. Для специальных средств нелетального действия на основе компози- ций летучих веществ, обладающих непереносимым запахом (одорантов), сформулированы основные требования, даны понятия функционального воздействия на биообъект, связанные с органолептической интенсивностью и порогом восприятия запахов, описаны сравнительные количественные экспериментальные данные тестирования ряда неприятных запахов и рас- смотрены некоторые химические вещества, потенциально пригодные для создания одорантов. В подразделе, посвященном применению суперскользких веществ, предназначенных для выведения из строя транспортных средств и био- объектов путем лишения их возможности нормального перемещения, определены требования как к характеристикам действия и свойствам суперскользких составов, так и к их практической применимости, в ре- зультате чего выделены классы веществ, потенциально соответствующих приведенным критериям. Здесь же даны примеры носимых и возимых диспенсеров для обработки поверхностей в целях кардинального снижения динамического коэффициента трения. В качестве потенциально эффективных для использования в ОНД ве- ществ в главе 2 рассмотрены также два типа пен: медленно осаждающиеся водные пены, способные формировать барьеры, и быстроотвердеваю- щие жесткие липкие пены, механически блокирующие отдельную цель. Описаны основные компоненты, формирующие различные виды пен, их функциональные свойства и характеристики. Для некоторых рецептурных составов приведены экспериментальные данные по созданию пенных ба- рьеров, а также некоторые технические характеристики опытного образца носимого пневматического генератора пены. В заключительном подразделе главы 2 кратко рассмотрены возможные физико-химические средства выведения из строя и (или) принудительной остановки (блокирования) транспорта с бензиновым или дизельным дви-
8 Предисловие гателем за счет использования веществ, вызывающих засорение и выход из строя фильтров; замещающих кислород, необходимый для сгорания то- плива; интенсивно отводящих тепло из зоны горения топлива; являющихся ингибиторами горения. Выделены две группы потенциально эффективных веществ и приведены некоторые сравнительные экспериментальные дан- ные их эффективности. В главе 3 «Оружие нелетального физического (механического) действия» и последующих двух главах («Оружие нелетального физического (электро- магнитного и электрошокового) действия» — глава 4 и «Светозвуковое оружие нелетального действия на основе пиротехнических составов» — глава 5) излагаются материалы учебно-методического, научно-техниче- ского и справочного характера, содержащие подробную классификацию и представление конкретных типов ОНД, воздействующих на цель за счет факторов физической природы. Большая часть главы 3 посвящена одно- му из наиболее широко распространенных типов ОНД — специальным средствам кинетического действия, различающимся по конструктивным особенностям, используемым материалам ударников, типу стабилиза- ции на траектории, эффективной дальности действия, принадлежности к системам оружия, а также по другим признакам. В соответствии с ука- занной классификацией рассмотрены типовые конструкции выстрелов с кинетическими элементами калибра 17...23 мм, гранаты с кинетическими элементами 30...56 мм и другие типы кинетического ОНД, обладающего комбинированным действием. Приведены основные конструкционные материалы, применяемые для изготовления ударников современного кинетического ОНД, их физико-механические характеристики, реологи- ческие модели, особенности деформирования при метании и соударении с преградами в разных условиях применения. Проанализированы типовые характеристики действия различных кинетических элементов, изложе- ны физико-математические модели оценки их действия в совокупности с эмпирическими моделями, которые определяют качественные и коли- чественные показатели степени тяжести сопутствующих травм. Кроме того, описаны основные экспериментальные методы оценки действия кинетических элементов по биообъектам, их преимущества и недостатки. Здесь же необходимое внимание уделено водометам (водяным пушкам) как в возимом, так и носимом исполнении. Приведена классификация специальных автомобилей с водометными системами и их характерных особенностей, даны усредненные параметры возимых водометов в диа- пазоне от мало- до крупногабаритных автомобильных платформ, кратко описаны главные конструктивные элементы водометов (насосы, обеспечи- вающие подачу жидкости из цистерны, и водяные стволы, формирующие струю жидкости и направляющие ее в окружающее пространство), подходы к оценке тактико-технических возможностей водометов, связанные с определением параметров формирующейся в стволе водяной струи. Из- ложены особенности импульсной технологии, на основе которой созданы носимые водометы, — пневматические водяные пушки, выстреливающие водно-газовой струей с большой скоростью непосредственно по цели.
Предисловие 9 Далее в главе 3 достаточно подробно рассмотрены механические сред- ства ограничения подвижности биообъектов (сеткометы) и транспортных средств (устройства блокирования ходовой части или транспортного сред- ства в целом). Приведены типичные примеры указанных механических средств, физико-механические характеристики используемых в их кон- струкциях материалов, основные требования к механическим средствам блокирования биообъектов и транспортных средств, а также схема их тестирования. Акустическое ОНД — одно из наиболее интересных и неоднозначных направлений разработки нелетальных технологий, развитию которого в последние десятилетия было посвящено большое количество исследо- ваний. В главе 3 подробно изложены биофизические особенности воз- действия звукового давления на организм человека, а также пороговые значения интенсивности и спектральных характеристик воздействия аку- стических колебаний, используемых для определения нормированных зна- чений предельно допустимых уровней звукового давления и оценки веро- ятности получения баротравмы. Приведена классификация акустического ОНД (по частоте колебаний, направленности действия, уровню звукового давления, местонахождению генератора колебаний, эффекту воздействия) и выделены наиболее перспективные направления его развития. Детально описаны различные акустические устройства, генерирующие звуковые колебания в слышимом диапазоне частот: газодинамические генераторы, сирены на сжатом воздухе, газоструйные излучатели, пиротехнические и механические (электродинамические, пьезоэлектрические, планарные) генераторы, даны их основные тактико-технические характеристики и области применения. Отдельный подраздел главы 3 посвящен генераторам вихревых колец. Изложены физические модели формирования вихревых колец, функ- циональные зависимости для оценки параметров генерируемых вихрей, наиболее вероятные механизмы излучения звука в реальном вихревом кольце, анализ имеющихся экспериментальных данных, оценка возмож- ности применения генераторов вихревых колец для создания нелетальных технологий. Глава 4 «Оружие нелетального физического (электромагнитного и электрошокового) действия» содержит сведения о специальных лазерных, электромагнитных и электрических средствах, обеспечивающих нелеталь- ное электромагнитное или электрошоковое воздействие на цель. Описаны технические характеристики и особенности построения источников коге- рентного монохроматического электромагнитного излучения (лазеров — квантовых генераторов), которые могут быть использованы для воздействия и на технические объекты, и на живую силу. Даны основные сведения о разработках и функциональных особенностях как высокоэнергетических лазерных систем, целью которых является уничтожение технических объ- ектов за счет высокоскоростного нагрева материалов направленным ла- зерным излучением высокой мощности, так и малогабаритных низкоэнер- гетических лазерных систем, функционирующих в оптическом диапазоне
10 Предисловие и предназначенных для временного ослепления биообъектов. Приведены подробная классификация опасности воздействия низкоэнергетических лазеров на биообъекты, требования эксплуатационной эффективности действия и особенности ее практического обеспечения. В подразделах, посвященных электромагнитным способам нелегаль- ного воздействия на биообъекты и технические средства, основное вни- мание уделено анализу и описанию специальных средств высоко- и низ- коэнергетического сверхвысокочастотного электромагнитного излучения, особенностям генерации излучения, физическим механизмам воздействия на биообъекты и технические средства, характеристикам и эффективности действия генерируемых потоков на различные цели, перспективам раз- вития, а также проблемам разработки и применения указанных изделий. Достаточно подробно описаны ключевые технологии, использующиеся для создания электромагнитного ОНД: генераторы со сжатием потока при помощи энергии взрывчатых веществ (ВВ), взрывомагнитные генераторы, магнитогидродинамические генераторы и микроволновые устройства вы- сокой мощности. Введена общая классификация электромагнитного ОНД, выполнено сравнение его характеристик с поражающими факторами обыч- ных систем оружия. Изложены сведения о имеющихся опытных образцах таких систем и экспериментальные данные, полученные в результате ряда испытаний. Значительное внимание уделено также возможным вариантам адаптации систем электромагнитного действия к существующим штатным носителям (снарядам, минам, авиабомбам, боевым частям ракет), исполь- зуемым в арсенале обычных вооружений. Последний подраздел главы 4 посвящен специальным электрическим средствам контактного и дистанционного действия — электрошокерам, их конструктивному воплощению, физическим и биологическим особен- ностям действия на биообъекты, результатам испытаний и статистике оперативного применения, анализу допустимых характеристик элекгровоз- действия в соответствии со стандартами безопасности. Уделено внимание описанию альтернативного способа передачи высоковольтных электри- ческих импульсов на расстояние с помощью формирования плазменных электропроводящих газодисперсных каналов. Кроме того, приведены краткие сведения о применении проводящих дисперсных материалов для выведения из строя электростанций, высоковольтных линий электропе- редачи и нейтрализации радарных систем. В главе 5 «Светозвуковое оружие нелетального действия на основе пиро- технических составов» дано развернутое описание основных характеристик некогерентных ослепляющих средств, генерирующих световое излучение, образующееся в процессе детонации, дефлаграции или горения высоко- энергетических составов, к которым относятся конденсированные ВВ, пиротехнические составы и различные мультифазные энергетические системы. Описание и анализ пиротехнических составов, используемых в светозвуковых боеприпасах нелетального действия, включают в себя классификацию как разнообразных по свойствам горючих смесей, так и собственно составляющих их компонентов — горючих и окислителей. Отдельно рассмотрены светозвуковые составы и фотосмеси, технические
Предисловие 11 требования к химическим и физическим характеристикам компонентов, а также приведены светотехнические характеристики широкой номен- клатуры смесей, используемых в различных специальных нелетальных средствах ослепляющего действия. Все типы светозвуковых гранат нелетального действия иллюстриро- ваны примерами их конструктивного воплощения. Приведены тактико- технические характеристики, особенности применения в специальных операциях и детальное описание их функционирования. Рассмотрены основные световые (фотометрические) и энергетиче- ские величины и общие физические соотношения для их оценки, а также известные критерии поражения глаз излучением видимого и ближнего инфракрасного диапазона, в том числе пороговые значения импульса из- лучения во взаимосвязи с плотностью излучаемой энергии, временем ее воздействия и размером изображения на сетчатке глаза. Ознакомившись с материалом главы 6 «Юридические, медико-биологи- ческие, общетехнические и тактические аспекты разработки и применения оружия нелетального действия», читатель узнает особенности ограничений и требований, которые предъявляются (или могут предъявляться) к разра- боткам, применению и контролю за использованием ОНД как в военных, так и в специальных операциях. Во-первых, определены место и возмож- ности ОНД в общей системе ВВТ и в системе специальных средств для полиции и антитеррористических силовых подразделений. Во-вторых, зафиксированы устанавливаемые международным законодательством рамки легитимности разработки и применения ОНД, среди которых главные — военная необходимость, гуманность и пропорциональность. В-третьих, по возможности полно приведена международная законода- тельная база применения ОНД, а также законодательная база применения специальных средств в Российской Федерации. Рассмотрены проблемы превентивного контроля за производством и применением ОНД в целях исключения риска его попадания в безответственные руки: стандартный набор контрольных процедур для оценки вероятности ущемления прав и интересов случайных потенциальных жертв. Установление пороговых уровней допустимого эффективного, но не- опасного для жизни пострадавшего воздействия ОНД — одна из наиболее сложных задач, решение которой определяется наличием достоверной статистической базы данных в широком спектре медико-биологических и биофизических исследований и связано с необходимостью учитывать чувствительность организма к воздействию различных факторов ОНД, а следовательно, эффективность его действия, в значительной мере завися- щую от функционального состояния объекта, в частности наличия острой или хронической патологии. Именно поэтому в главе 6 особое внимание уделено необходимости и целесообразности разработки комплексных мето- дик испытаний воздействия различных видов ОНД на организм человека. В последнем подразделе главы 6 затронуты проблемы научного обо- снования разработки технологий, создания и применения ОНД на базе системного подхода, межведомственной и международной координации,
12 Предисловие общепринятого научно-технического, военного и юридического обосно- вания, предназначения ОНД и сценариев его применения. Кроме того, изложены общие рекомендации в области его разработки и применения в антитеррористических операциях, приведен классификатор современных исследований в области ОНД. Авторы учебника — преподаватели кафедры «Высокоточные лета- тельные аппараты» МГГУ им. Н.Э. Баумана профессор В.В. Селиванов и доцент Д.П. Левин — имеют многолетний опыт исследований в данной области специальной техники, а также уникальный опыт преподавания рассмотренных в учебнике вопросов в высших учебных заведениях со- ответствующего профиля. В течение многих лет они являются членами Европейской рабочей группы по оружию нелетального действия, кото- рая объединяет представителей и специалистов ведущих стран Европы (Австрии, Бельгии, Великобритании, Германии, Италии, Нидерландов, Норвегии, Португалии, России, Финляндии, Франции, Чехии, Швейцарии, Швеции) в данной области специальной техники. Научно-методическое редактирование учебника осуществлено В.В. Селивановым. Появление в последнее десятилетие потока открытой информации в области разработки, испытаний и эксплуатации ОНД во многом спо- собствовало тому, что при подготовке к изданию настоящего учебника было проанализировано большое количество публикаций в отечественной и зарубежной печати, литературных источников, документов проектного и нормативно-технического характера, данных интернет-сайтов, результа- тов дискуссий на рабочих встречах Европейской рабочей группы по ОНД и докладов на европейских симпозиумах по ОНД. Кроме того, авторы сочли возможным поделиться с читателем собственными знаниями и опытом. В целом содержание учебника соответствует программам учебных дис- циплин специальности 170105 «Боеприпасы и взрыватели» по направлению подготовки специалистов 170100 «Оружие и системы вооружения», а сама книга является частью общего комплекса изданий «Боеприпасы: физика, техника, технологии», реализуемого в МГТУ им. Н.Э. Баумана в рамках подготовки учебной литературы для студентов, обучающихся по указанной выше специальности, а также для специалистов смежных областей. Авторы надеются, что учебник «Оружие нелетального действия» окажет читателям существенную помощь в изучении различных типов специальных средств временной нейтрализации как биообъектов, так и объектов различной гражданской и военной техники. Заведующий кафедрой «Высокоточные летательные аппараты», доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, академик РАРАН В. В. Селиванов
СПИСОК СОКРАЩЕНИИ БП - боеприпасы ВВ - взрывчатое вещество ВВТ - вооружение и военная техника ВГЧ - витковый генератор частоты вк - вихревое кольцо вмг - взрывомагнитный генератор вмгч - - взрывомагнитный генератор частоты всп - временный сдвиг порога идт - имвг - - ингаляционная доза токсичности - имплозивный взрывомагнитный генератор имгч - - имплозивный магнитный генератор частоты квв - конденсированное взрывчатое вещество кгч - комбинированный генератор частоты кии - - коэффициент использования ирританта КПП - - контрольно-пропускной пункт кэ - кинетический элемент мгд - нпвс - - магнитогидродинамический (генератор) - низкоплотный взрывчатый состав нэ - низкоэнергетический источник омп - - оружие массового поражения ОНД - ПАВ - оружие нелетального действия - поверхностно-активное вещество ПВО - противовоздушная оборона пдд - псп - - предельно допустимая доза - постоянный сдвиг порога пэгч - - пьезоэлектрический генератор частоты РЧ - радиочастотный РЭС - радиоэлектронные средства САЗ - система активной защиты свмг - - спиральный взрывомагнитный генератор
14 Список сокращений СВЧ сиз УВ УВИ УВИС УЗД ФМГЧ цнс ЦУВИ эм ЭМИ эмо ЭШУ сверхвысокочастотный струйный источник звука ударная волна ударно-волновой источник ударно-волновой источник сферический уровень звукового давления ферромагнитный генератор частоты центральная нервная система цилиндрический ударно-волновой источник электромагнитный электромагнитное излучение электромагнитное оружие электрошоковое устройство
ВВЕДЕНИЕ Оружие нелетального действия — сравнительно новый вид вооружений. В соответствии с определением, принятым в Российской Федерации, ору- жие — это устройства и средства, применяемые для поражения противника в вооруженной борьбе. В случае ОНД под поражением цели, в качестве которой могут выступать как биологические, так и технические объекты, подразумевается не физическое ее уничтожение, а временное лишение бое- способности (т. е. способности совершать активные действия) с минимальной вероятностью ее уничтожения или нанесения долговременных повреждений. Такой подход к поражению цели очевидно необходим в случае создания оружия для самообороны гражданских лиц и сотрудников полиции от не- вооруженного преступника. Однако сегодня можно утверждать, что ОНД широко используется не только в полиции, но и в армии и других силовых структурах ведущих стран мира. Предпосылками к этому стали некоторые общие особенности проведения современных военных и специальных, особенно контртеррористических, операций, ограничивающие в отдельных случаях возможность применения традиционного оружия. В современных условиях вооруженные силы бывают вовлечены в большое количество операций, отличающихся от традиционных военных действий. Невиданные ранее уличные протестные акции, погромы и массовые демон- страции, переходящие в гражданские войны, «асимметричные конфликты», ведение боевых действий в городской среде обусловливают необходимость увеличения имеющегося арсенала средств вооруженной борьбы. Расширя- ется спектр угроз, связанных с терроризмом и региональными военными конфликтами. Сегодня не возникает сомнений в тенденции самовоспро- изводства терроризма, при этом человеческие и имущественные ресурсы международного терроризма настолько велики, что нельзя надеяться на их скорое истощение в результате успешно проведенных военных и финансо- вых операций. Именно это обстоятельство заставляет правительства многих стран искать эффективные способы и средства для борьбы с терроризмом и проведения миротворческих операций. Проблемы, сопутствующие конфликтным ситуациям военного и нево- енного характера, в разных регионах возникают вследствие несоразмерности сил противоборствующих сторон. В качестве примера можно привести во- енные операции в Боснии, Косове, Афганистане, Ираке и Ливии, Сирии и т. д. Нерешенные проблемы существуют и в странах — членах Европейского сообщества, включая политические ситуации в Северной Ирландии, Испании, попытки контролировать огромные миграционные потоки в наиболее благо- получные страны Европы, столкновения с хулиганствующими болельщиками в ходе значимых спортивных мероприятий, митинги, сопутствующие про- ведению важнейших экономических или политических форумов. Для предотвращения и ликвидации кризисных ситуаций обычно исполь- зуется либо угроза применения силы, либо ее непосредственное применение,
16 Введение которое может сопровождаться жертвами и разрушениями. Современные операции, как военные, так и контртеррористические и полицейские, за- частую проводятся на территориях с большой плотностью гражданского на- селения или в условиях захвата заложников. Поскольку современные средства вооруженной борьбы создавались для ведения крупномасштабных боевых действий и имеют колоссальную разрушительную силу, то их использование всегда влечет за собой большие потери среди мирного населения. Любой силовой конфликт (даже тот, в котором участвуют лишь отдельные группы населения) оставляет после себя невинно пострадавших и сочувствующих им. Это рождает новых террористов и вдохновляет нынешних. Кроме того, применение обычных средств вооруженной борьбы приводит к нанесению неоправданного ущерба инфраструктуре населенных пунктов, а при наличии в районе боевых действий опасных объектов всегда существует угроза их по- вреждения и инициирования крупной экологической катастрофы. Подобные обстоятельства требуют разработки и применения принци- пиально иных видов вооружения, исключающих многие негативные по- следствия, имеющие место при применении традиционных видов оружия. Сегодня таким средством воздействия на живую силу и военную технику может стать ОНД, применение которого обеспечивает временный вывод из строя противника, при этом минимизируя ущерб мирному населению, гражданской инфраструктуре и окружающей среде. Использование ОНД на тактическом уровне позволяет обеспечить гибкий ответ на применение силы противоборствующей стороной, обеспечивая выполнение принципа про- порциональности и заполняя пробел между дипломатическими решениями, психологическими средствами и применением традиционных вооружений. Потребность в ОНД также определяется необходимостью получить поддержку гражданского населения и предотвратить негативные оценки проводимой операции со стороны средств массовой информации и общественных ор- ганизаций, которые могут возникнуть в результате появления жертв среди мирного населения. В 1990-х гг. в ведущих странах мира были сформулированы концепции применения ОНД силами регулярных армий и специальных подразделений в современных вооруженных конфликтах, а также разработаны программы развития перспективных технологий нелетального воздействия для обе- спечения создания высокоэффективных изделий военного назначения. В результате значительно возрос интерес к данной тематике со стороны научно-технического сообщества. За относительно короткий промежуток времени были отработаны различные физические принципы воздействия на биологические и технические объекты и предложено множество техни- ческих решений для создания ОНД. Некоторые образцы были приняты на вооружение и подтвердили свою эффективность в реальных условиях, другие остались на уровне концепций. Можно выделить три основные группы при- чин неудовлетворительных результатов разработок. 1. Недостаточно глубокие исследования взаимосвязи «воздействие — эф- фект», т. е. биомедицинских особенностей воздействия, и отсутствие общих стандартов, определяющих эффективность и безопасность различных типов
Введение 17 воздействия (данная группа причин характерна для ОНД, воздействующего на живую силу). 2. Трудности технической реализации изделий, вызванные недоста- точным финансированием исследовательских работ или низким уровнем технологической базы. 3. Проблемы применения разработанных образцов в реальных ситуациях, ошибки в технических заданиях на разработку, недостаточное понимание сценариев применения и особенностей ведения вооруженного противобор- ства в современных условиях. Несмотря на указанные проблемы, интерес к ОНД не ослабевает, пра- вительствами разных стран разворачиваются научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, а также разрабатываются программы закупок уже хорошо зарекомендовавших себя на практике образцов ОНД, создаются специализированные структурные подразделения не только на государственном уровне, но и на уровне корпораций. Работы по созданию ОНД ведутся в транснациональных корпорациях, являющихся крупнейшими мировыми экспортерами оружия: BAE Systems, Boeing, FN Herstal, General Dynamics Corporation, L-3 communications, Raytheon и т. д. По оценкам аналитиков из Homeland Security Research Corporation (США), ОНД произ- водится и продается более чем 450 компаниями из 52 стран мира, причем к 2020 г. прогнозируется увеличение мирового рынка ОНД в 3 раза (43 % рынка составят изделия военного назначения и 57 % — изделия для уста- новления правопорядка). Следует отметить, что история создания, текущего состояния и пер- спектив развития ОНД, его роли и места в обеспечении национальной безопасности стран, им обладающих и (или) его разрабатывающих, всегда привлекала и привлекает внимание исследователей, служащих специальных подразделений, полиции и вооруженных сил, конструкторов и всех, кто интересуется развитием вооружения и военной техники, свидетельством чего служат многочисленные труды отечественных и зарубежных авторов на эту тему. Вместе с тем в общем многообразии интересных и ценных работ, по- священных разработке ОНД, преобладают тенденции рассмотрения либо отдельных эпизодов, связанных с данным вопросом, либо конкретных примеров создания тех или иных образцов ОНД. Поэтому в предлагаемом читателю учебнике рассматривается широкий круг вопросов, включающих в себя концепции развития всего многообразия ОНД в основных стра- нах — производителях специальной техники (США, России, Великобрита- нии, Германии, Франции), физические принципы и конструктивные реше- ния, положенные в основу функционирования ОНД, его основных систем и узлов. Приводятся основные тактико-технические характеристики соз- данных образцов ОНД, ключевые показатели эффективности его действия, а также анализируются возможные тенденции дальнейшего развития с учетом ограничений, налагаемых медико-биологическими и правовыми ограниче- ниями национального и международного характера.
18 Введение Ближайшие перспективы развития ОНД видятся в повышении его эф- фективности и радиуса действия, а также в разработке оптимальных сценари- ев применения в конкретной тактической обстановке. Долгосрочной задачей является разработка методов применения ОНД в увязке с традиционными средствами вооруженной борьбы. Историческая справка. Примеры применения ОНД можно найти в далекой истории. Первый вид кинетического ОНД появился в XX в. до н. э. у охотников Южной Америки, которые использовали для охоты на животных, птиц, а иногда и в борьбе с представителями враждебных племен метательное оружие болас, представляющее собой три рем- ня длиной 1,5 м каждый. На одном конце ремня имелся груз, а два других свободных конца были связаны в узел. Болас раскручивали над головой и бросали в цель так, чтобы, попав в ноги противнику, ремни с грузами обматывались вокруг них, лишая его подвижности. Уже в XVI-XVII в. в России в качестве кинетического травматического элемента использовались холостые заряды с пыжами, солью крупного помола или пареной репой. В XIII в. до н. э. впервые было описано применение акустического ОНД во время войны между израильтянами и хананеянами. В Библии (Иисус Навин) повествуется о том, что в течение семи дней армия израильтян окружала стены хорошо укрепленного города Иерихона. На седьмой день войско израильтян обошло город семь раз в со- провождении священнослужителей, дующих в трубы: «И вострубили в трубы, народ восклицал громким голосом, и от этого обрушилась стена до основания, и войско вошло в город, и взяли город», т. е. стена обрушилась от звука труб и боевых кличей. Первое применение оптического ОНД относится к 212 г. до н. э., и случилось это при обороне Сиракуз во время Второй Пунической войны. По предложению Архимеда были изготовле- ны 70 отполированных щитов (зеркал) размером 1,3x1 м каж- дое. Зеркала были установлены на берегу моря и использова- ны, когда флот Римской империи приблизился на расстояние 55 м. Отраженные солнечные лучи подожгли корабли, и флот был уничтожен. К психотронному ОНД формально можно отнести проблему «бури- данова осла» — выбор между двумя абсолютно равными возможно- стями, сформулированную в XIV в. ректором Парижского университета Жаном Буриданом: «Осел умрет с голода между двумя совершенно одинаковыми охапками сена». По сути эта проблема аналогична про- блеме программируемого подсознания (зомбирования).
Глава 1 Концептуальные основы разработки оружия нелетального действия 1.1. Определение понятия оружия нелетального действия Современные силовые структуры ведущих мировых держав наряду с традиционным оружием имеют на вооружении ряд специальных средств, использующих нестандартные физические принципы воз- действия на живую силу и ВВТ противника. Часть нетрадиционных видов вооружений объединяют под названием оружие нелеталъного действия. Такое оружие предназначено для поражения противоборству- ющей стороны, однако под поражением подразумевается не физическое уничтожение, а дифференцированный вывод из строя, т. е. временное и обратимое лишение боеспособности. Устройства условно можно под- разделить на две большие группы: непосредственно ОНД и специальные средства нелетального действия. Использование второй группы устройств не позволяет лишить противоборствующую сторону боеспособности физически, но дает возможность управления поведением цели за счет психологических эффектов воздействия или ограничивает возможность активных действий. Отдельно следует выделить устройства с варьируемым уровнем воздействия (англ. Scalable Effect Capabilities, SEC), позволяющие оператору в зависимости от ситуации тем или иным образом изменять уровень воздействия на цель от нелетального до летального. Согласно определению НАТО, принятому в 1999 г. [1], «ОНД пред- ставляет собой вид вооружения, которое разрабатывается и применяется для выведения из строя личного состава и военной техники с очень низ- кой вероятностью летального исхода или невосполнимого ущерба для здоровья и минимальным нежелательным воздействием на окружающую среду». В директиве № 3000.ЗЕ от 2013 г. министерства обороны США [2] ОНД определяется как «оружие, прямо предназначенное и прежде всего применяемое для выведения из строя личного состава или техники, сводя к минимуму нанесение постоянных увечий живой силе и непреднаме- ренный ущерб имуществу и окружающей среде». Приведенные опреде- ления показывают, что в общих терминах ОНД действительно является оружием — устройством или средством, применяемым для поражения противника в вооруженной борьбе. Для обозначения нового класса оружия в зарубежной и российской литературе появилось большое число различных терминов в попытке от- разить специфику применения и действия этого оружия. В англоязычной литературе наиболее часто употребляются термины нелетальное (несмер- тельное) оружие (Non-Lethal Weapons, NLW) и менее, чем летальное (Less
20 Глава 1. Концептуальные основы разработки оружия нелетального действия than Lethal). В России использовались термины нелетальные виды оружия (НЛВО), оружие несмертельного действия (ОНСД), оружие с низким уров- нем непреднамеренных потерь (ОНУНП), оружие нелетального воздействия (ОНЛВ) и др. Следует признать, что ни один из перечисленных терминов не является удачным. Наиболее часто употребляемый в США термин Non- Lethal Weapons, как выразился один из высокопоставленных чиновников министерства обороны США, звучит как «почти непристойный оксюмо- рон». Тем не менее, этот термин политически весьма привлекателен. Это подтверждает бывший руководитель программы по нелетальному оружию Лос-Аламосской национальной лаборатории Джон Александер: «США по- лучат большие политические преимущества, будучи первым государством, которое провозглашает политику проецирования силы, осуществляемую такими средствами, которые не приводят к гибели людей» [3]. Из поня- тий, встречающихся в англоязычной литературе, по-видимому, наиболее точно отражают назначение этого класса оружия термины выводящее из строя (англ, incapacitating, disabling) и близкий к нему по значению soft kill, означающий поражение боевой техники без ее физического разрушения. В последнее время в качестве более предпочтительного употребляется термин оружие нелетального действия, отражающий целевое предназначе- ние этого класса оружия, но оставляющий за скобками последствия его применения, поскольку они не исключают, а только сводят к разумному минимуму вероятность поражения с летальным исходом. В настоящее время можно выделить две формулировки, определяющие понятие ОНД, — тактическую (военно-техническую) и стратегическую (обобщенную). В первом случае ОНД — это общее название устройств и средств, предназначенных для временного лишения живой силы противника спо- собности нападать или оказывать сопротивление, а также для вывода из строя военной техники и сооружений с минимально возможной угрозой для жизни и здоровья людей и минимально возможным ущербом для гражданских объектов и окружающей среды. Во втором случае под ОНД понимают средства достижения военных или иных целей, предполагающих минимально возможную вероятность нанесения постоянного ущерба здоровью, жизни, имуществу и окружаю- щей среде. Это означает, что к категории ОНД можно отнести технологии ведения информационной борьбы, различного рода пропагандистские и дипломатические акции, экономические санкции и прочие нематери- альные средства. В терминах, принятых для правоохранительных органов и опреде- ленных в законах Российской Федерации «Об оружии» (Федеральный закон от 13 декабря 1996 г. № 150-ФЗ) и «О полиции» (от 7 февраля 2011 г. № З-ФЗ), ОНД и специальные средства нелетального действия могут быть отнесены к классу специальных средств. Класс оружия, называемого сейчас ОНД, возник в 1960-е гг. Отдельные устройства и средства применялись в диверсионных операциях и до это- го, однако именно тогда в США упомянутые средства были объединены
1.1. Определение понятия оружия нелеталъного действия 21 в одну категорию и стали входить в арсенал полиции. В 1990-е гг. значи- тельно возросший интерес к таким средствам со стороны полиции и ар- мии обусловил создание в США государственной концепции применения указанного класса оружия в полицейских и военных операциях. К концу 1960-х гг. ОНД стала в совокупности называться группа раз- личных специфических оружейных технологий. Химическое оружие на основе веществ раздражающего действия (ирритантов), разрабатываемое со времен Первой мировой войны в рамках военной программы хими- ческого оружия, также было включено в эту группу и стало применяться полицией по всему миру в операциях по установлению контроля над не- законными массовыми скоплениями людей. В 1960—1970 гг. различные средства нелетального действия активно использовались полицией США как альтернатива или дополнение к другим силовым методам воздей- ствия — полицейским палкам (дубинкам) и огнестрельному оружию. Основным достижением в то время стала разработка военными иссле- дователями нового, более эффективного ирританта CS, заменившего штатный ирритант CN (подробнее см. в 2.1), а также разработка широ- кого круга средств доставки ирритантов к цели. Эти разработки нашли применение и в работе полиции, что, в частности, было инициировано отчетом президентской комиссии по борьбе с преступностью, в котором были приведены рекомендации по запрещению использования полицией оружия, действие которого может повлечь за собой гибель нарушителя. Комиссия также рекомендовала шире использовать достижения науки и техники для создания арсенала полицейских средств, обеспечивающих больше возможностей для силовых действий при эскалации конфликта и являющихся альтернативой применению огнестрельного оружия. Несмотря на достаточно скромный бюджет, выделявшийся на разра- ботку новых устройств, научные и опытно-конструкторские исследования, проводившиеся как государственными, так и коммерческими предпри- ятиями, позволили определить широкий спектр технологий, потенциально пригодных для создания ОНД. По сути, многие применяемые сегодня технологии нелетального воздействия уже использовались или находились на стадии исследований или предложений в конце 1970-х гг. Объективная картина развития направления ОНД представлена в табл. 1.1 [3]. В конце 1980-х гг. в США активно развивалась идея создания техноло- гий, позволяющих выводить из строя технические объекты без их полного уничтожения. В числе прочих называли такие способы, как использование химического, лазерного, микроволнового и оптического оружия. Основ- ным сторонником идеи развития этих технологий был Джон Александер, бывший на тот момент руководителем программы по нелетальному ору- жию национальной лаборатории в Лос-Аламосе. Позже в своей книге «Война будущего» [3], вышедшей в 2000 г., он описал принципиальное различие между ОНД, разрабатываемым и используемым в армии и по- лиции. Большинство технологий нетрадиционного поражения живой силы и техники противника армейского происхождения, сегодня относящихся к группе ОНД, первоначально предполагалось использовать в диаметрально
22 Глава 1. Концептуальные основы разработки оружия нелеталъного действия противоположных целях, т. е. для увеличения смертоносной силы традици- онных средств поражения, в то время как полицейские технологии всегда преследовали цели минимизации силы для решения тех или иных задач. Таблица 1.1. Состояние разработок и использования ОНД в конце 1970-х гг. в США Технология воздействия ОНД Состояние ОНД на конец 1970-х гг. Кинетическое Полицейская палка Используется Водометы Используется Непроникающие кинетические элементы Используется Сети Доступно, не используется Электрическое Электрошокеры Используется Дистанционный электрошокер типа Taser Используется Беспроводные электрические устройства Предлагается Химическое Ирританты (вещества CS, CN, CR, ОС) Используется Дымы Используется Лубриканты (суперскользкие составы) Доступно, не используется Водные пены Доступно, не используется Липкие пены Исследования Одоранты Исследования Биохимическое Инкапаситанты Доступно Биологическое Токсины, вирусы, бактерии Запрещено (1972) Оптическое Светозвуковые гранаты Используется Высокоинтенсивные прожектора Ограниченно используется Стробоскопические источники Исследования Акустическое Источники слышимого звука Ограниченно используется Источники инфразвука/ультра- звука Исследования Генераторы вихревых колец Предположение Электро- магнитное Низкоинтенсивные лазеры Исследования Высокоинтенсивные лазеры Исследования Радиочастотные и микроволновые электромагнитные источники Исследования
1.2. Классификация оружия нелетального действия 23 В начале 1990-х гг. в США активный интерес к ОНД стало проявлять военное ведомство [4]. Окончание холодной войны послужило толчком к изменению приоритетов в обеспечении безопасности государства. Возросло количество так называемых невоенных операций, например миротворческих или операций по правопринуждению. Предварительные оценки показывали, что в таких операциях вооруженные силы могут весь- ма эффективно использовать ОНД. Однако отсутствие общей концепции и последовательной политики в данном направлении привело к созданию многих недальновидных и непрактичных научных и технических проек- тов. Предварительный вариант концепции развития ОНД для целей во- оруженных сил появился только в 1994 г., а в 1996 г. была представлена ее окончательная редакция и создан Объединенный Директорат по вопросам ОНД для курирования всех направлений его разработки для армии [5]. В Европе интерес к тематике, проявляемый как со стороны полиции, так и армии и специальных органов безопасности, привел к образованию нескольких организаций, целью деятельности которых стали определение основных тенденций развития ОНД с учетом особенностей современных угроз безопасности и экспертно-консультативная работа в интересах си- ловых структур и промышленности. Одним из основных объединений стала Европейская рабочая группа по ОНД [6], к 2015 г. включающая представителей 13 стран Европейского союза и Россию. Основной деятель- ностью подобных организаций стали обмен информацией и согласование деятельности в целях: • продвижения исследований и развития нелетальных технологий для обеспечения их соответствия будущим эксплуатационным требованиям; • побуждения оборонной промышленности к инновационной деятель- ности в области проектирования, развития и внедрения новых нелетальных технологий; • научной и технологической поддержки мероприятий по охране правопорядка и национальной безопасности; • проведения независимой экспертизы технологий, разработок и при- менения ОНД. К настоящему времени в открытой литературе и средствах массовой информации появилось значительное число публикаций, посвященных описанию перспектив развития технологий ОНД и концепций их при- менения. Большинство из приведенных в этих источниках технологий является предметом тщательного изучения и отбора для моделирования и экспериментальной проверки возможности их практического применения, а также соответствия тактико-техническим требованиям для принятия на вооружение. 1.2. Классификация оружия нелетального действия В основу классификации ОНД могут быть положены различные его признаки и свойства. Во-первых, применимы канонические классифика- торы, используемые для традиционного оружия; во-вторых, при рассмо-
24 Глава 1. Концептуальные основы разработки оружия нелеталъного действия трении всего многообразия технических средств нелетального воздействия логично использовать классификатор по природе, механизму воздействия или принципу функционирования ОНД, поскольку работа этих средств основывается на широком спектре нетрадиционных способов воздействия на объекты. В соответствии со вторым подходом в НАТО принят классифика- тор [7], в котором выделены следующие типы ОНД, воздействующего на биообъекты: 1) электромагнитное: лазерное, сверхвысокочастотное; 2) химическое; 3) акустическое; 4) механическое: сети, быстровозводимые барьеры; 5) кинетическое: непроникающие кинетические элементы; 6) комбинированное. В отдельную группу выделены типы ОНД, воздействующего на тех- нические объекты: 1) электромагнитное: лазерное, радиочастотное; 2) химическое: скользкие пены, липкие пены, суперклейкие и супер- едкие составы, графитовые пудры; 3) биологическое: специальные бактериальные средства; 4) механическое: быстровозводимые барьеры, сети, средства остановки транспорта посредством прокола покрышек. Указанная классификация основана на технологиях производства ОНД, уже применяющихся на практике, и должна дополняться и кор- ректироваться в соответствии с изменениями в предметной области, что, безусловно, очевидный недостаток такого подхода. Более информативной и четкой является естественнонаучная клас- сификация, в соответствии с которой ОНД подразделяется по принципу его воздействия на цель. При таком подходе к верхнему иерархическому уровню можно отнести три основных типа ОНД: 1) физического действия, основанного на воздействии на цель посред- ством: механических ограничений; кинетической энергии тел; электрического разряда; электромагнитного излучения; акустических колебаний; 2) химического действия', 3) биологического действия. В соответствии с приведенной стратегической (обобщенной) форму- лировкой ОНД к нему могут быть отнесены дополнительные виды [8, 9]: метеорологическое, геофизическое, экономическое, информационное, психологическое, психотронное и парапсихологическое. Следует отметить, что концепция применения ОНД взаимосвязана с другими концепциями ведения военных действий в современных услови- ях. Поэтому в классификацию ОНД, сделанную на основе канонических
1.2. Классификация оружия нелеталъного действия 25 классификаторов, может быть внесено, например, высокоточное оружие нового поколения (интеллектуальные боеприпасы), предназначенное для поражения критических элементов боевой техники и военных объектов, выводящее их из строя, но не влекущее за собой гибель личного состава и значительное разрушение материальных объектов, или боеприпасы ограниченного радиуса действия (англ. Low-Collateral Damage Weapon), применение которых сводит к минимуму непреднамеренные разрушения. Основными ключевыми признаками в соответствии с [8, 9] являются: объект воздействия: живая сила, техника, ВВТ, окружающая среда, объекты инфраструктуры, государственные структуры; масштаб использования (признак важен с военно-политической точки зрения): тактический, оперативно-тактический, стратегический; принадлежность данного ОНД к конкретным военным технологиям; состояние разработки и наличие соответствующей технологической и промышленной базы, привязка к основным научно-техническим на- правлениям основных промышленных технологий (признак важен при решении вопроса о финансировании разработки и производства ОНД). Некоторые из этих признаков приведены в табл. 1.2. Для оценки конкретных технологий в соответствии с последним при- знаком должна использоваться некоторая обобщенная шкала, позволя- ющая проводить сравнительный анализ технологий. В качестве примера можно привести шкалу TRL (Technology Readiness Level — уровень готов- ности технологии), используемую в США. Она позволяет более точно оценивать риски доведения фундаментальных исследований до запуска изделия в производство при развитии тех или иных технологий и делит их на девять уровней: 1) фундаментальные технологические исследования; базовые принци- пы, наблюдаемые или описанные; 2) фундаментальные технологические исследования; технологическая концепция и сформулированное применение; 3) исследование и демонстрация выполнимости; экспериментальные или аналитические доказательства основных функций и/или характери- стики концепции; 4) развитие технологии; оценка составляющих и/или моделей в ла- боратории; 5) развитие технологии; оценка составляющих и/или моделей с учетом влияния внешних факторов; 6) демонстрация технологии; демонстрация прототипа изделия (систе- мы/подсистемы) в типичных условиях функционирования; 7) демонстрация технологии; демонстрация прототипа изделия (си- стемы) в реальных условиях функционирования; 8) развитие изделия или системы/подсистемы; реальное изделие (си- стема), квалифицированное путем тестов и демонстраций; 9) тестирование изделия, запуск и освоение производства; реальное изделие (система), квалифицированное путем успешных испытаний в реальных условиях.
Таблица 1.2. Классификация ОНД ОВД Принцип действия (механизм воздействия) Объект воздействия Масштаб использования Состояние работ (по данным опсрытой печати) Механические блоки- рующие системы Me Временное лишение объекта возможности перемещаться/ двигаться без значительных негативных последствий для здоровья паническое Живая сила, техника Тактический Разработано, применяется Блокирование по- средством химических составов Временное лишение объекта возможности перемещаться/ двигаться без значительных негативных последствий для здоровья (липкие и быстро- отвердевающие пены, супер- скользкие составы) Живая сила, техника Тактический Разработано, отдельные случаи применения. Доработка/разра- ботка концепции применения Кинетические непрони- кающие элементы Ки Ударно-шоковое действие нетическое Живая сила Тактический Разработано. Применяется в полицейских операциях Водометы Ударно-шоковое действие Живая сила Тактический Разработано. Применяется в полицейских операциях Электрический импульс, генерируе- мый непосредственно устройством Эле Электрошоковое воздействие. Электрическое стимулиро- вание мышечной системы биообъекта. Вывод из строя электроники 'ктрическое Живая сила, техника Тактический Разработано. Применяется в основном в полицейских операциях
Воздействие на системы электро- снабжения Замыкание высоковольтных линий электропередач, вы- вод из строя электростанций и подстанций посредством использования проводящих материалов Объекты инфра- структуры Стратегический Разработано, отдельные случаи применения Некогерентное опти- ческое излучение Элекг Воздействие на органы зрения и психику человека промагнитное Живая сила Тактический Разработано, применяется (за исключением эффектов воздей- ствия на психику) Когерентное (лазерное) низкоэнергетическое излучение Воздействие на органы зрения человека Живая сила Тактический Разработано, применяется Когерентное (лазерное) высокоэнергетическое излучение Тепловое поражение Техника Оперативно- тактический Тактический Разработано и эксперименталь- но испытано Микроволновое излу- чение малой мощности («информационный» эффект) Эффекты радиосльшшмости, воздействие на центральную нервную систему и функци- ональное состояние органов чувств Живая сила Тактический Исследования. Механизмы воздействия и возникающие эффекты недостаточно изучены. Имеются частные положитель- ные результаты Микроволновое излуче- ние большой мощности (термический эффект) Тепловое воздействие на кож- ные покровы Живая сила Тактический Разработано, находится на ста- дии доработки и внедрения Радиочастотное Воздействие электромагнит- ных импульсов на электрон- ные компоненты и электриче- ские цепи Техника Оперативно- тактический Тактический Разработано и эксперименталь- но испытано
Продолжение табл. 1.2 ОНД Принцип действия (механизм воздействия) Объект воздействия Масштаб использования Состояние работ (по данным открытой печати) Средства радиоэлек- тронной борьбы Подавление систем управле- ния войсками и оружием для обеспечения эффективного применения другого ОНД или вынуждения противника от- казаться от сопротивления Техника Стратегический Оперативно- тактический Тактический Созданы и успешно опробованы в локальных конфликтах. Для применения в качестве ОНД не- обходимо изменение концепции боевого применения Информационное (психологический эффект) Ак Воздействие колебаний раз- личной частоты и амплитуды для временного оглушения, дезориентации устическое Живая сила Тактический Разработано, эффективно при- меняется в ОНД комбинирован- ного действия Информационное (психический эффект) Воздействие колебаний раз- личной частоты и амплитуды для нарушения психомотор- ных функций человека, воз- действия на психику Живая сила Тактический Эксперименты по проверке кон- цепции. Есть сведения о неудачном исходе некоторых исследований Энергетическое Воздействие на органы слуха и внутренние органы челове- ка, на резонансные элементы конструкций инженерных объектов Живая сила, объекты инфраструк- туры Тактический Эксперименты по проверке кон- цепции. Есть сведения о неудачном исходе некоторых исследований Воздействие на веще- ства и материалы X Снижение прочностных свойств базовых материалов, порча резинотехнических из- делий, остановка двигателей (модификаторы горения, имическое Техника, объекты инфраструк- туры Тактический Разработка и испытания
охрупчивающие составы, кор- розионно-активные составы ИТ. д.) Воздействие на органы чувств биообъекта Раздражение слизистых покро- вов (ирританты), психофизи- ческое воздействие (одоранты) Живая сила Тактический Разработано. Применяется Психотропные средства Временное выведение челове- ка из строя без значительных негативных последствий для здоровья (токсины, галлюци- ногены, возбудители, химиче- ские нейроингибиторы) Живая сила Оперативно- тактический Тактический На стадии разработки. При- менение может противоречить нормам международного права. Отдельные образцы (психотроп- ные газы) находятся на воору- жении Воздействие на рас- тения Биологическо Провоцирование опадения ли- стьев растений (дефолианты) е/биотехнолог\ Окружаю- щая среда ическое Оперативно- тактический Тактический Разработано. Отдельные случаи применения Воздействие на технику, оборудование и пр. Использование микроорга- низмов и продуктов их жизне- деятельности для выведения из строя боевой техники, оборудования, материалов, топлива, смазки и т. п. Техника Оперативно- тактический Тактический Выработка концепции. Некото- рые варианты воздействия про- работаны для других областей применения Метеорологическое (аэрозольные компо- зиции) Дополи Ухудшение метеорологической обстановки (инициирование осадков, туманов, лавин) штелъные видь Окружаю- щая среда Оперативно- тактический Тактический Проведены отдельные экспери- менты Геофизическое Генерация вынужденных коле- баний земной коры Окружаю- щая среда Стратегический Оперативно- тактический Тактический Проведены отдельные экспери- менты
Окончание табл. 1.2 ОНД Принцип действия (механизм воздействия) Объект воздействия Масштаб использования Состояние работ (по данным открытой печати) Экономическое Торговое эмбарго Блокада страны, с целью вы- нудить ее руководство отка- заться от проводимого курса без перерастания конфликта в вооруженное противостояние Государ- ственные структуры Стратегический Неоднократно использовано против стран, грубо нарушаю- щих нормы международного права Нарушение работы бан- ковской системы Дезорганизация денежного обращения страны (проник- новение в компьютерные сети, выпуск поддельных денег, ценных бумаг и т. п.) Государ- ственные структуры Стратегический Неоднократно опробовано в ходе тайных операций Информационное Заранее внедренные блоки программного обеспечения По специальному сигналу активируются внедренные в программное обеспечение систем оружия специальные «закладки», вносящие в них неисправности и не допускаю- щие его эффективное исполь- зование Техника Стратегический Оперативно- тактический Тактический Разработано Компьютерные вирусы Модификация программно- го обеспечения и баз данных систем управления войсками и оружием. Внесение возможно агентурными методами и через каналы связи Техника, объекты инфраструк- туры Стратегический Оперативно- тактический Тактический Разработано
BBT с дистанционным санкционированием применения Введение в состав ВВТ средств, исключающих их применение без предвари- тельного санкционирующего сигнала Техника Оперативно- тактический Тактический На стадии разработки Психологическая война Изменение политической ори- ентации населения, давление на руководство страны, демо- рализация войск противника Живая сила Стратегический Приемы отработаны и неодно- кратно применялись в войнах и для инициирования революций, разработаны новые технические средства Психотронное (гипноз, кодирование) Использование явления груп- пового (массового) внушения гипнотического типа Живая сила Тактический Полного объяснения с пози- ций современной медицины не имеет Парапсихологическое Использование явлений теле- патии, ясновидения, проско- пии, телекинеза и т. п. Живая сила Стратегический Оперативно- тактический Тактический Явления не подтверждены науч- ными исследованиями и не име- ют рационального объяснения
32 Глава 1. Концептуальные основы разработки оружия нелеталъного действия Также для классификации ОНД можно использовать следующие па- раметры: характер носителей', наземное, воздушное, морское, космическое, универсальное ОНД; степень подвижности', стационарное, мобильное, носимое, универ- сальное ОНД; характер применения', оружие нападения, обороны, специальное ОНД; место применения', контактное, бесконтактное, универсальное ОНД; конструктивная реализация', выстрелы огнестрельного оружия, ручные гранаты, выстрелы к гранатометам (в том числе подствольным), артилле- рийские выстрелы, инженерные боеприпасы (мины), носимые устрой- ства, в том числе карманного типа, возимые устройства, стационарные устройства; тип эффекта воздействия на живую силу, болевые ощущения, огра- ничение двигательных возможностей, ограничение восприятия (слуха, зрения и т. п.); тип эффекта воздействия на технические системы', вывод из строя электронных составляющих систем, механическое ограничение возможно- сти транспортных средств двигаться, ограничение возможностей внешнего контроля и наблюдения; параметры цели'. • расстояние от цели до места применения ОНД (внутри помещения или на малом расстоянии (<100 м), на среднем расстоянии (100... 1000 м), на больших расстояниях (>1 км)); • время создания эффекта (максимальное время между сраба- тыванием ОНД и возникновением эффекта, выраженное в секундах, минутах, часах); • длительность вывода из строя от одного «выстрела» (секунды, минуты, часы, дни, вариативная); • эффективная дальность (или площадь) действия эффекта < 10 м, <50 м, <100 м, 100...1000 м, >1 км. Анализ возможных перспектив разработки различных видов ОНД яв- ляется и будет являться весьма сложной проблемой по причине большого разнообразия видов, широкого круга решаемых задач и принципов дей- ствия. Поэтому предлагались различные критерии оценки эффективности действия ОНД. Обобщение этих предложений позволяет сформулировать некоторую иерархию критериев для оценки перспективности разработки и применения различных видов ОНД. 1. Главный критерий (императиву. ОНД не должно причинять необрати- мого ущерба здоровью людей, катастрофических разрушений гражданских объектов и существенного вреда окружающей среде. 2. Критерий правовой легитимности', разработка и применение ОНД не должны противоречить существующим запретам и иметь минимальную вероятность быть запрещенными в будущем, в том числе по причине пока не изученных отдаленных последствий для здоровья людей.
1.2. Классификация оружия нелеталъного действия 33 3. Критерий боевой эффективности', рассматриваемый вид ОНД дол- жен надежно выполнять поставленную задачу, обладать необходимой дальностью действия, быть удобным и простым в обращении, создавать минимальную весовую нагрузку, обладать необходимой мобильностью для быстрой переброски в район применения, по возможности иметь систему управления уровнем воздействия. Также должны обеспечиваться выносливость и долговечность. Под выносливостью подразумевается на- дежность функционирования систем в любых климатических условиях. Долговечность должна обеспечиваться при условии легкости и простоты обслуживания на месте, а расходные материалы должны иметь длительные сроки хранения. 4. Критерий устойчивости'. ОНД должно быть эффективно на рас- стояниях, отвечающих требованиям поставленных задач на всем боевом пространстве, и не иметь простых способов защиты и противодействия. 5. Критерий совместимости: все компоненты ОНД должны быть совместимы с другим военным или полицейским имуществом в сети материально-технического обеспечения, легко объединяться и дополнять возможности существующих и разрабатываемых систем традиционного во- оружения. При этом в качестве средств доставки должны использоваться штатные носители (стрелковое оружие, артиллерия, авиация, ракетная техника), а крупногабаритные установки должны быть совместимы со штатными платформами и легко размещаться на них. Хранение и обслу- живание ОНД должны вписываться в существующую систему материаль- но-технического обеспечения. 6. Критерий безопасности: ОНД должно быть безопасно для обслужи- вающего персонала и окружающей среды при хранении и в случае непред- виденных ситуаций и происшествий. 7. Критерий экономической эффективности: работы по созданию и производству ОНД должны иметь разумную стоимость, уже существую- щую или легко создаваемую научно-производственную базу и необходимые технологии для серийного выпуска готовых изделий. 8. Критерий временной эффективности: сроки создания какого-либо вида ОНД должны быть соизмеримы со средними сроками создания обычных вооружений, выполняющих аналогичные задачи. 9. Критерий неисключительности: технологии, заложенные в основу действия и производства ОНД, должны предусматривать их использова- ние в других, в том числе гражданских, секторах промышленности. Обу- чение и подготовка к применению ОНД должны органично сочетаться с существующей системой боевой подготовки и включать использование эффективных обучающих систем. Разработка того или иного образца ОНД требует также соблюдения следующих общих военно-технических требований: • достижение конструкционных характеристик, обеспечивающих про- стоту использования в полевых условиях, т. е. ОНД должно иметь разумные массогабаритные и эксплуатационные характеристики, обеспечивающие и безопасность оператора;
34 Глава 1. Концептуальные основы разработки оружия нелетального действия • ОНД для индивидуального оснащения военнослужащего должно минимально увеличивать вес уже имеющегося снаряжения; • предпочтительной является доставка ОНД с помощью уже имею- щихся в эксплуатации носителей; • достижение необходимых тактико-технических характеристик, обеспечивающих полное решение поставленных задач без применения обычного вооружения; • гарантия нейтрализации противостоящей стороны без летального исхода, что особенно важно из-за различной чувствительности субъектов воздействия к поражающим факторам; • возможность варьирования интенсивности воздействия в зависи- мости от ситуации, складывающейся во время применения ОНД в ходе проводимой операции; • формирование ограниченного перечня требований по созданию в вой- сках новых подразделений и появлению новых военных специальностей; • легкое сочетание боевой подготовки с использованием ОНД с ана- логичной подготовкой с использованием других систем оружия; • разумная совместимость требований к характеристикам ОНД с тре- бованиями к другим системам оружия. Естественно, все перечисленное не ограничивает рассмотрение и других требований, таких как требования по назначению (виду) ОНД, по живучести и стойкости к внешним воздействиям, по надежности, эрго- номике и технической эстетике, по эксплуатации, удобству технического обслуживания, ремонту и хранению, по стандартизации, унификации и технологичности, по безопасности, в том числе и экологической. Особо следует подчеркнуть, что перечисленные требования носят общий характер и не зависят от назначения разрабатываемого образца ОНД и решаемых им задач, например, тактического или стратегического плана. Конкретные требования по решению этих задач формулируются уже в тактико-технических требованиях на тот или иной образец вооружения и военной техники. Наиболее прогрессивные исследования и разработки, базирующиеся на модификации существующих систем вооружений, имеют реальный шанс быть завершенными в ближайшее время и принятыми на вооружение. Другие же, хотя и представляют большой интерес и потенциально очень эффективны, могут быть реализованы лишь в отдаленном будущем. Тре- тьим, вероятно, не суждено быть реализованными в обозримом будущем либо по критерию эффективность/стоимость, либо по причине отсутствия научной основы и вследствие иррациональных подходов к изучению и обоснованию крайне нестабильных эффектов (например, парапсихоло- гических).
1.3. Место и роль ОНД в современных силовых конфликтах 35 1.3. Место и роль оружия нелетального действия в современных силовых конфликтах История развития нелетальных технологий в России насчитывает около 25 лет. Первые образцы простейших полицейских средств нелетального воздействия — резиновые дубинки — появились только в начале 1990-х гг., поскольку в Советском Союзе подобные средства считались негуманными. Несмотря на то, что применение ОНД в России началось значительно поз- же, нежели в США и Европе, сегодня перечень такого оружия в арсенале МВД РФ весьма широк и разнообразен. Номенклатура специальных средств фактически аналогична зарубежным (например, США, Великобритании, Франции), однако имеет характерные отличия как в технических аспектах конструкций и действии устройств, так и в методике их оперативного при- менения и юридических аспектах. Разработчики вооружений для армии также уделяют ОНД весьма серьезное внимание. Ограничение побочного ущерба во всем спектре угроз и кризисных ситуаций, включая и полно- масштабные войны, является весьма важным фактором для преодоления последствий и восстановления порядка в пострадавших регионах. Кроме того, увеличение асимметричности угроз и разнообразия видов кризисных ситуаций требует обеспечения вооруженных сил, специальных силовых подразделений и сил по поддержанию внутреннего правопорядка способ- ности селективно реагировать на такие угрозы, осуществлять быстрые и эффективные меры по контролю за поведением населения или враж- дебных террористических группировок, предотвращению потенциально взрывных ситуаций от эскалации конфликтов. Как полагают сегодня эксперты силовых ведомств многих стран, принятие на вооружение си- стем ОНД позволит более эффективно выполнять перечисленные выше задачи и значительно снизить потери живой силы и ущерб гражданскому населению и окружающей среде. Чтобы понять место ОНД в решении конфликтов различного типа и задачи, решаемые средствами ОНД, необходимо выделить и охарактери- зовать основные области его применения. На текущий момент это: само- оборона гражданских лиц; простые полицейские операции; специальные операции, среди которых наиболее характерными являются антитеррори- стические; военные операции в рамках конфликтов низкой интенсивности. Перечисленные четыре области применения силовых методов решения конфликтных ситуаций при всех их различиях имеют некоторые сходные характеристики, являющиеся предпосылкой для применения ОНД. Самооборона гражданских лиц Простейшие технические средства самообороны, такие как газовый баллончик, электрошокер или пневматическое оружие, по определению являются ОНД. Они предназначены для использования против живой силы (нападающего) на близкой дистанции. Данная область применения значительно отличается от остальных, хотя аналогичные по принципу действия изделия имеются и в арсенале полиции для самообороны сотруд-
36 Глава 1. Концептуальные основы разработки оружия нелеталъного действия ников правоохранительных органов. Однако средства, предназначенные для гражданского применения, оказывают меньшее воздействие на объ- ект, что делает их использование более безопасным для него, поскольку при возникновении опасности для жизни и здоровья объекта воздействия вследствие применения ОНД сотрудник полиции сможет оказать соот- ветствующую медицинскую помощь, в то время как гражданское лицо, защищавшееся от нападения, не сможет (да и, скорее всего, не рискнет) это сделать, что при определенных условиях может перевести его из раз- ряда жертвы в разряд правонарушителя. Полицейские операции В операциях, проводимых силами правопорядка, особенно важны право- вая легитимность применения и обеспечение обратимости воздействия на живую силу. Критерием безопасности считается возможность повторного воздействия на ту же цель с крайне незначительной вероятностью нанесе- ния серьезного постоянного ущерба здоровью. Задержание преступника, установление контроля над толпой и другие подобные действия требуют максимального снижения риска необратимых последствий для здоровья людей за счет выбора максимально безопасных уровней воздействия, по- скольку противоборствующей стороной являются гражданские лица и один из основных рисков — эскалация конфликта за счет нанесения их здоровью неоправданного ущерба. Применение специальных средств регламентировано гл. 5 «Приме- нение физической силы, специальных средств и огнестрельного оружия» Федерального закона Российской Федерации от 7 февраля 2011 г. № З-ФЗ «О полиции». В список определенных в Законе специальных средств входят: 1) палки специальные; 2) специальные газовые средства; 3) средства ограничения подвижности; 4) специальные окрашивающие средства; 5) электрошоковые устройства; 6) светошоковые устройства; 7) служебные собаки; 8) световые и звуковые специальные средства; 9) средства принудительной остановки транспорта; 10) средства сковывания движения биологических объектов (сети); 11) водометы; 12) бронемашины; 13) средства защиты охраняемых объектов, блокирования движения групп правонарушителей; 14) средства разрушения преград. Кроме того, в Законе приводится перечень конкретных типовых сце- нариев применения специальных средств и регламентируются виды специ- альных средств, использование которых возможно в рамках конкретного сценария (табл. 1.3). Кроме описанных в табл. 1.3 сценариев, специальные средства могут применяться в тех случаях, когда Законом разрешено при- менение огнестрельного оружия.
1.3. Место и роль ОНД в современных силовых конфликтах 37 Таблица 1.3. Применение ОНД в различных полицейских операциях № п/п Сценарий применения специальных средств Применяемые специальные средства 1 Отражение нападения на гражда- нина или сотрудника полиции Палки специальные, специальные газо- вые средства, электрошоковые устрой- ства, светошоковые средства, сети 2 Пресечение преступления или ад- министративного правонарушения Тоже 3 Пресечение сопротивления, ока- зываемого сотруднику полиции Палки специальные, специальные газо- вые средства, электрошоковые устрой- ства, светошоковые средства, сети, сред- ства ограничения подвижности 4 Задержание лица, застигнутого при совершении преступления и пытающегося скрыться Тоже 5 Задержание лица, в отношении которого имеются достаточные основания полагать, что оно мо- жет оказать вооруженное сопро- тивление Палки специальные, специальные газо- вые средства, электрошоковые устрой- ства, светошоковые средства, световые и звуковые специальные средства, сети, средства разрушения преград 6 Ограничение свободы граждан на месте их задержания, конвоиро- вание и охрана лиц, задержанных, подвергнутых административному наказанию в виде административ- ного ареста и заключенных под стражу, когда есть основания по- лагать, что они могут совершить побег, оказать сопротивление со- труднику полиции, причинить вред себе или окружающим Средства ограничения подвижности 7 Освобождение насильственно удерживаемых лиц, захваченных зданий, помещений, сооружений, транспортных средств и земель- ных участков Палки специальные, специальные газо- вые средства, электрошоковые устрой- ства, светошоковые средства, световые и звуковые специальные средства, водо- меты, средства разрушения преград 8 Пресечение массовых беспоряд- ков и групповых действий, на- рушающих работу транспорта, средств связи и организаций Тоже 9 Невыполнение лицом, управля- ющим транспортным средством, требования сотрудника полиции об остановке Средства принудительной остановки транспорта
38 Глава 1. Концептуальные основы разработки оружия нелеталъного действия Окончание табл. 1.3 № п/п Сценарий применения специальных средств Применяемые специальные средства 10 Выявление лиц, совершающих или совершивших преступления или ад- министративные правонарушения Специальные окрашивающие средства 11 Защита охраняемых объектов, блокирование движения групп правонарушителей Специальные окрашивающие средства, средства принудительной остановки транспорта, средства защиты охраняемых объектов, блокирование движения групп правонарушителей (спирали) Специальные операции — антитеррористические операции (в том числе освобождение заложников), миротворческие операции, крупномасштабные операции по борьбе с организованной преступностью, пиратством На фоне продолжающихся региональных и внутренних конфликтов, которые стали основной проблемой мирового сообщества в начале третьего тысячелетия, в мире сохраняется обстановка напряженности. Расширяется спектр угроз, связанных с внутренним и международным терроризмом и организованной преступностью, вследствие конфликтного изменения форм собственности, обострения борьбы за власть на основе групповых и этнонациональных интересов. Основной причиной появления между- народного терроризма, представляющего угрозу не только национальной безопасности многих стран, но и региональной и глобальной безопасно- сти, является экстремизм с его доведенными до крайности различиями в политических, социальных, национальных и конфессиональных аспектах. Зачастую различия во взглядах на происходящие события могут объеди- нять людей разных национальностей независимо от их государственной принадлежности. Нарастает активность неправительственных религиозно- политических организаций. При этом формы их действий чрезвычайно разнообразны — от массовых народных выступлений до террористических акций и вооруженных действий. Сегодня в мире существует значительное число зон этнополитической напряженности, большинство из которых имеют все признаки неурегу- лированных конфликтов (рис. 1.1, табл. 1.4). Только в последние 10 лет произошло более 100 войн, в которых участвовало более 90 государств. Вооруженные конфликты и акты международного терроризма приобре- тают огромный пространственный размах с вовлечением широкого круга гражданских лиц, отсутствием выраженных линий боевого противостояния и единого центра политического и военного управления. Ранее террори- сты действовали, как правило, небольшими мобильными группами или в одиночку. Однако, как показали последние события в Косове, Ма- кедонии, Афганистане, Ираке, Испании, Филиппинах и Шри-Ланке,
1.3. Место и роль ОНД в современных силовых конфликтах 39 Индонезии, Колумбии, Сирии, Ливии и ряде других стран, они могут дей- ствовать в составе и более крупных формирований и обладать практически всеми видами вооружений и военной техники, особенно ее мобильными со- ставляющими. К особенностям тактики действий террористических групп следует отнести их высокую мобильность, а также укомплектованность таким составом людей и оружия, которые обеспечивают одновременное использование всего арсенала стрелкового вооружения для достижения высокой плотности огня и скоротечности огневого воздействия на про- тивника. Обращают на себя внимание высокая профессиональная под- готовка к ведению боевых действия при любом соотношении техники и личного состава противника, а также высокий моральный дух, основанный, прежде всего, на вероисповедании. Нельзя не отметить использование террористами мирного населения в качестве живого щита, что во многом затрудняет действия военных и специальных формирований. В последнее время лидеры террористических организаций стали широко использовать средства массовой информации (в том числе Интернет) для дезинформации мировой общественности об истинных целях экстремистов, о реальных потерях среди мирного населения и противостоящих им сил. В связи с этим особенно серьезные проблемы с применением во- енной силы возникают при проведении антитеррористических и миро- творческих операций. Это связано с тем, что боевые действия против террористических формирований приходится вести, как правило, в тех местах, где велика плотность гражданского населения. Использование современных средств вооруженной борьбы не только несет опасность на- несения непоправимого ущерба инфраструктуре, но, главное, приводит к большим потерям среди мирного населения. Кроме того, при наличии в районах боевых действий экологически опасных объектов всегда суще- ствует угроза их повреждения и возникновения экологической катастро- фы. ОНД является средством, которое дает вооруженным силам и силам специального назначения возможность добиваться поставленных перед ними целей в тех случаях, когда использование обычного оружия непри- емлемо по политическим и этическим соображениям. Однако следует учи- тывать, что использование в решении подобных оперативно-тактических задач ОНД даже с минимальными уровнями воздействия может привести к трагическим последствиям, поскольку специальные антитеррористиче- ские операции характеризуются высокими рисками. В состав группировки сил и средств противодействия терроризму могут включаться подразделения ФСБ России, Вооруженных Сил Рос- сийской Федерации, МВД России, МЧС России и других подразделений федеральных органов исполнительной власти, ведающих вопросами без- опасности, обороны, внутренних дел, юстиции, гражданской обороны, защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций. При этом для терминологической точности следует объяснить, что в соответствии с российским законодательством полицейские операции по освобождению заложников чаще всего проходят с участием специальных групп ФСБ России и базируются на оперативных и тактических принципах антитер-
40 Глава 1. Концептуальные основы разработки оружия нелеталъного действия Индекс террористической угрозы Наивысший уровень Низкий уровень Нет импакт-фактора Не определяется Рис. 1.1. Индекс террористической угрозы в различных странах мира 10 8 6 4 2 0 рористических операций. Это означает, что в данном аспекте проблемы использования ОНД в силовых операциях термины полицейская и анти- террористическая законодательно уравнены. Необходимость использования ОНД в антитеррористических операци- ях законодательно определена Федеральным законом «О противодействии терроризму» от 6 марта 2006 г. № 35-ФЗ, в котором понятие антитеррори- стической операции определено следующим образом: «Антитеррористи- ческая операция — комплекс специальных, оперативно-боевых, войсковых и иных мероприятий с применением боевой техники, оружия и специальных средств по пресечению террористического акта, обезвреживанию террори- стов, обеспечению безопасности физических лиц, организаций и учреж- дений, а также по минимизации последствий террористического акта». Одним из основных принципов противодействия терроризму в Законе определен принцип «минимизации и (или) ликвидации последствий про- явлений терроризма» в сочетании с «соразмерностью мер противодействия терроризму степени террористической опасности». Именно этот подход открыл перспективы для разработки и использования ОНД в антитеррори-
1.3. Место и роль ОНД в современных силовых конфликтах 41 в 2016 г. (по данным The Institute for Economics and Peace (IEP) Института экономики и мира) стических операциях на территории Российской Федерации: минимизация ущерба в данном случае обеспечивается не только техническими принци- пами работы устройств, но и комплексом мер, в том числе своевременным оказанием медицинской помощи. Основное назначение ОНД в специальных операциях: нейтрализация массовых беспорядков путем рассеивания и/или блоки- рования толпы; создание прохода в толпе; разделение толпы на отдельные группы; спасение отдельных граждан/групп граждан; нейтрализация отдельных участников противостояния, обеспечение их захвата и ареста; выделение из толпы отдельных лиц; маркировка от- дельных/групповых целей в толпе; предотвращение несанкционированного доступа к различным объектам (человеку, объектам на суше/воде/в воздухе); освобождение зданий и территории от сил противника и мирного на- селения; защита отдельных/групповых целей (живой силы); вывод из строя отдельных/групповых целей, наземной техники, со- оружений, ВВТ, систем связи; защита зданий и оборудования.
42 Глава 1. Концептуальные основы разработки оружия нелеталъного действия Таблица 1.4. Индекс террористической угрозы Уровень Страна Значение индекса 1 Ирак 9,96 2 Афганистан 9,444 3 Нигерия 9,314 4 Пакистан 8,613 5 Сирия 8,587 6 Йемен 8,076 7 Сомали 7,548 8 Индия 7,484 9 Египет 7,328 10 Ливия 7,283 11 Украина 7,132 12 Филиппины 7,098 13 Камерун 7,002 14 Турция 6,738 15 Таиланд 6,706 16 Нигер 6,682 17 Демократическая Республика Конго 6,633 18 Судан 6,6 19 Кения 6,578 20 Центрально-Африканская Республика 6,518 21 Южный Судан 6,497 22 Бангладеш 6,479 23 Китай 6,108 24 Ливан 6,068 25 Мали 6,03 26 Колумбия 5,954 27 Чад 5,83 28 Палестина 5,659 29 Франция 5,603 30 Россия 5,43 31 Бурунди 5,417 32 Саудовская Аравия 5,404 33 Израиль 5,248 34 Великобритания 5,08 35 Тунис 4,963
1.3. Место и роль ОНД в современных силовых конфликтах 43 Продолжение табл. 1.4 Уровень Страна Значение индекса 36 Соединенные Штаты Америки 4,877 37 Кувейт 4,449 38 Индонезия 4,429 39 Непал 4,415 40 Уганда 4.327 41 Германия 4,308 42 Алжир 4,282 43 Греция 4,218 44 Бахрейн 4,206 45 Мьянма 4,167 46 Швеция 3,984 47 Иран 3,949 48 Парагвай 3,84 49 Танзания 3,832 50 Мексика 3,723 51 Мозамбик 3,536 52 Южно-Африканская республика 3,531 53 Шри-Ланка 3,486 54 Эфиопия 3,454 55 Ирландия 3,429 56 Таджикистан 3,086 57 Перу 2,984 58 Иордания 2,858 59 Австралия 2,742 60 Чили 2,699 61 Малазия 2,691 62 Босния и Герцеговина 2,675 63 Буркина-Фасо 2,623 64 Сенегал 2,598 65 Руанда 2,589 66 Канада 2,518 67 Япония 2,447 68 Финляндия 2,377 69 Италия 2,363 70 Республика Косово 2,205
44 Глава 1. Концептуальные основы разработки оружия нелеталъного действия Продолжение табл. 1.4 Уровень Страна Значение индекса 71 Чешская Республика 2,179 72 Кот-д'Ивуар 2,177 73 Дания 2,152 74 Никарагуа 2,093 75 Норвегия 2,077 76 Кипр 2,04 77 Венесуэла 1,998 78 Македония 1,86 79 Джибути 1,78 80 Бразилия 1,74 81 Мадагаскар 1,671 82 Болгария 1,631 83 Доминиканская Республика 1,562 84 Кыргызстан 1,445 85 Гвинея 1,403 86 Беларусь 1,357 87 Грузия 1,257 88 Бельгия 1,245 89 Испания 1,203 90 Гватемала 1,144 90 Гондурас 1,144 92 Албания 1,103 92 Эстония 1,103 94 Казахстан 0,934 95 Марокко 0,892 96 Лесото 0,892 97 Нидерланды 0,864 98 Эквадор 0,793 99 Лаос 0,695 100 Эритрея 0,534 101 Аргентина 0,499 101 Тринидад и Тобаго 0,499 103 Объединенные Арабские Эмираты 0,422
1.3. Место и роль ОНД в современных силовых конфликтах 45 Окончание табл. 1.4 Уровень Страна Значение индекса 104 Зимбабве 0,413 105 Конго 0,365 106 Азербайджан 0,346 106 Гана 0,346 108 Швейцария 0,288 108 Армения 0,288 ПО Исландия 0,25 ПО Либерия 0,25 112 Венгрия 0,23 112 Новая Зеландия 0,23 112 Южная Корея 0,23 112 Катар 0,23 116 Австрия 0,182 117 Черногория 0,154 117 Узбекистан 0,154 119 Бутан 0,115 119 Ямайка 0,115 121 Сербия 0,086 122 Гвинея-Бисау 0,077 122 Камбоджа 0,077 122 Тайвань 0,077 125 Мавритания 0,067 126 Португалия 0,058 126 Хорватия 0,058 128 Боливия 0,038 129 Молдова 0,019 130 Ангола, Гвиана, Экваториальная Гвинея, Панама, Восточный Тимор, Свазиленд, Румыния, Замбия, Бенин, Ботсвана, Коста-Рика, Куба, Габон, Гамбия, Гаити, Литва, Латвия, Монголия, Маврикий, Малави, Намибия, Оман, Папуа—Новая Гвинея, Польша, Северная Корея, Синга- пур, Сьерра-Леоне, Сальвадор, Словакия, Словения, Того, Таджикистан, Уругвай, Вьетнам 0
46 Глава 1. Концептуальные основы разработки оружия нелеталъного действия В концепции противодействия терроризму в Российской Федерации от 5 октября 2009 г. определена необходимость заблаговременной оценки последствий проведения антитеррористических операций в виде создания системы прогнозирования возможных последствий террористических актов и осуществляемых спецподразделениями мероприятий по противо- действию терроризму, главной целью применения которой является ми- нимизация человеческих жертв. Основные математические выкладки этой системы базируются на фундаментальных законах теории боевых систем. Так, количественная оценка эффективности управления силовой опера- цией (у) с использованием ОНД (как боевой системы) представляет собой сложную математическую задачу [10, 11], которую можно решить за счет сопряжения между собой величины поражающей эффективности ОНД (0) и прогнозируемой величины травматического следствия использования данного ОНД (а). При этом величина а проявится в виде абсолютного числа физических лиц (и), попавших под воздействие ОНД, с вероятност- ным распределением обратимости последствий для их жизни и здоровья. Пусть Р — вероятность выполнения силовой операции с использо- ванием ОНД, которая зависит от большого числа разнообразных и часто противоречивых факторов. Тем не менее, для прогностического расчета можно утверждать, что в наибольшей степени она зависит от общего опе- ративного и тактического превосходства полицейских сил («У) над группой лиц, совершающей целенаправленные агрессивные действия в отношении других лиц. В этом случае с определенными допущениями для прогно- стических расчетов можно использовать следующую экспоненциальную зависимость: Р = 1 _ е где К — эмпирический коэффициент, для определения которого можно воспользоваться реальным опытом применения ОНД, а также обобщен- ными результатами экспериментального моделирования повреждающего действия ОНД. Общее превосходство S допустимо рассматривать в виде двух основных событий: 1) создание оперативного и тактического превосходства в силах и сред- ствах за счет использования ОНД (расчет реализуется через величину 0); 2) полная реализация созданного оперативного и тактического превос- ходства в силах и средствах путем повышения общего уровня управления в виде эффективно работающей системы минимизации последствий про- веденной силовой операции с использованием ОНД (расчет реализуется через величину а): KS = 1 / у; Р = 1 - е &~KS ~ 0а; Р = 1 — 0а.
1.3. Место и роль ОНД в современных силовых конфликтах 47 Таким образом, некоторые избыточные эффекты ОНД в определен- ной степени можно компенсировать превосходством в уровне управления имеющимися силами и средствами, привлеченными к силовой операции, в частности за счет эффективно работающего медицинского обеспечения. Военные операции В военных операциях ОНД дополняет традиционное оружие и средства поражения (боеприпасы основного назначения), обеспечивая возможность более гибкого ответа на действия противника, в том числе на сопротив- ление гражданского населения. Современный конфликт имеет характерные особенности. Критиче- ски возрастает численность населения, а также количество городов, что зачастую приводит к проведению силовых операций различного типа в городских условиях. Граница между операциями по правопринуждению и военными операциями размывается, поскольку ресурсы террористиче- ских и организованных преступных групп сходны с ресурсами специаль- ных силовых и армейских формирований. Растет влияние независимых средств массовой информации на реакцию общества, которая становится все более жесткой по отношению к действиям силовых структур, особенно в случае появления жертв среди гражданского населения. Равновесие между военной необходимостью и гуманностью призваны обеспечить нормы международного гуманитарного права, в соответствии с которым налагается запрет на действия, совершаемые с особой жестокостью. Не- которые нормы этого права допускают случайные потери среди граждан- ского населения, однако ведение каких-либо действий не допускается, если существует опасность, что случайные потери будут чрезмерными по отношению к предполагаемому военному преимуществу. Итак, ОНД заполняет промежуток в иерархии решений между не- силовыми мерами воздействия (политическими, информационными и экономическими) и применением обычных видов вооружений, предо- ставляя более широкий спектр действий. Оно не рассматривается как замена обычного вооружения, однако может дополнить его и обеспечить гибкость применения силы, особенно при возможности варьирования эффекта воздействия (рис. 1.2), тем самым повысив возможность выполне- ния поставленных задач. Не исключая возможность применения ОНД для решения оперативных и стратегических задач, основное внимание уделяют его тактическому использованию, поскольку именно в таких случаях чаще всего встречаются ситуации, когда невозможно разделить противника и сторонних участников. В военных операциях для определения принадлежности того или ино- го образца оружия к ОНД можно пользоваться следующим выражением: ^онд
48 Глава 1. Концептуальные основы разработки оружия нелеталъного действия где 5Онд — площадь нелегального воздействия; Sz — общая площадь по- ражения (площадь, на которой с заданной вероятностью Р выводится из строя живая сила на время не менее заданного). При t]j < т| < 1,0 оружие относится к ОНД, если т|2 < г| < — к оружию пониженной летальности (с низким уровнем непреднамеренных потерь), при ц < т|2 — к оружию летального действия. При этом для определения значения 5ОНД требуется проведение соответствующих медико-биологических исследований в целях набора достоверных статистических данных по воздействию на живую силу различных типов ОНД. Слабое фугасное Рис. 1.2. Качественная зависимость вероятности летального поражения от типа вооружения на примере акустических спецсредств: 1 — средства оповещения и предупреждения; 2 — оружие нелетального действия; 3 — оружие с варьируемым эффектом; 4 — обычные виды вооружений Перечислим некоторые сценарии с участием войсковых подразделе- ний, в которых может быть эффективно использовано ОНД (приведены в Приложении к Объединенной концепции по ОНД США от 11.07.1999). Сценарий 1 — операция по спасению заложников в критических усло- виях в городской местности. Сценарий 2 — угроза применения оружия массового поражения (ОМП) в городской местности. Сценарий 3 — защита ключевых (в том числе закрытых) объектов. Сценарий 4 — контроль за массовым скоплением гражданского населения в пункте выдачи питания/медикаментов (в рамках миротворческой операции или операции по восстановлению инфраструктуры после ведения боевых действий) и на контрольно-пропускных пунктах (КПП). Сценарий 5 — защита и эвакуация населения (национального, этниче- ского или религиозного меньшинства).
1.3. Место и роль ОНД в современных силовых конфликтах 49 Сценарий 6 — асимметричные операции (табл. 1.5). Крупные военно- промышленные державы обладают военными средствами, которые делают для противника трудным или невозможным достижение его задач путем симметричного противоборства (т. е. используя в прямых столкновениях обусловленные средства и подчиняясь законам вооруженного конфликта). Таблица 1.5. Потенциальные источники асимметричности военной операции Фактор Вооруженные силы государства Противник Задачи Восстановление/поддержание стабильности Установление/пособничество воз- никновению нестабильности Силы Профессиональные Нерегулярные Оружие Разрешенные виды вооружений (все вооружение — традицион- ное и ОНД — будут подчиняться международным договорам, ре- золюциям и национальным за- конам) Нестандартные виды вооружений (могут использоваться запрещенные виды вооружений, гражданское обо- рудование и снаряжение в качестве оружия или разрешенные виды во- оружений в неустановленном по- рядке) Цели Правомерные (все цели будут под чиняться прин- ципам законов вооруженного конфликта: военная потребность, рациональный подход, про- порциональность и минимизация вынужденного ущерба) Правомерные и неправомерные (гражданские и военные цели — как внутри области конфликта, так и вне его — могут быть атакованы в любом случае, если такие действия послужат достижению цели) Тактика Из расчета возможностей (использование количественного превосходства, мобильности, воз- действия оружия/систем и т. п., чтобы получить возможность до- стичь желаемых результатов) Из расчета на терпение (использование способности выби- рать время, места и цели и готов- ность использования нерегулярных сил и нестандартных видов воору- жения в качестве преимущества) Основные задачи, делающие необходимым использование ОНД в воен- ных операциях: 1) контроль/направление толпы; 2) отделение групп индивидуумов; 3) спасение индивидуумов/групп; 4) удаление индивидуумов из толпы; 5) маркировка индивидуумов и групп в толпе; 6) рассеивание толпы; 7) запрет доступа определенных лиц в контролируемую зону;
50 Глава 1. Концептуальные основы разработки оружия нелеталъного действия 8) отказ наземным, воздушным и морским транспортным средствам в доступе в зону; 9) защита индивидуумов/групп; 10) нейтрализация индивидуумов/групп; 11) нейтрализация наземных, воздушных, морских, подводных транс- портных средств; 12) нейтрализация объектов инфраструктуры и технических средств противника; 13) защита технических средств и оборудования; 14) нейтрализация оружия и военного оборудования; 16) нейтрализация коммуникаций. Рассмотрим конкретные варианты сценариев, содержащих перечис- ленные основные задачи, делающих необходимым использование ОНД. Сценарий 1 — операции по спасению заложников в критических условиях в городской местности Группа террористов захватила заложников с целью принудить прави- тельство выпустить лидера мятежников, заключенного в тюрьму. Террори- сты убедились, что есть обширный медиаохват события. Однако имеются достоверные сведения, что террористы намереваются захватить химический завод и, в конечном счете, совершить крупномасштабную химическую ата- ку, если их условия не будут удовлетворены. Химический завод размещен на берегу реки в непосредственной близости от города. Террористы двигаются по направлению к заводу на моторной лодке вместе с заложниками. За- дачи: 1) воспрепятствовать достижению мятежниками химического завода; 2) спасти заложников. В соответствии с первой задачей осуществляют- ся запрет на допуск в опасную зону персонала, судов и нейтрализация преступников. В соответствии со второй задачей необходимо провести нейтрализацию группы террористов и спасение индивидуумов. Ключевые ограничения операции: 1) недопущение катастрофы, последующей за применением террористами химического оружия; 2) минимизация ущер- ба инфраструктуре и вреда заложникам; 3) желательное пленение, а не уничтожение террористов, что позволит правительству судить их публично. Сценарий 2 — угроза применения ОМП в городской местности Войска вовлекаются в освобождение страны, управляемой диктатором. Они приближаются к столице государства, в которой сосредоточено боль- шое количество гражданских лиц, в том числе в непосредственной близости к месту производства ОМП и местам его хранения. Диктатор угрожает применением ОМП (химические и/или биологические материалы). Кроме того, имеются террористические ячейки, действующие в столице, и они, возможно, убедят диктатора, используя некоторые дополнительные аргу- менты, применить ОМП. В дополнение к главным силам, приближающимся к столице, имеются специальные силы, уже действующие в городе. Для этого сценария ключевыми задачами являются: 1) обеспечение охраны
1.3. Место и роль ОНД в современных силовых конфликтах 51 материалов для производства ОМП; 2) защита гражданских лиц от угроз со стороны диктатора и его режима, освобождение людей, служащих живым щитом для террористов, захват или нейтрализация охраны этих людей. Для решения первой задачи необходимо ограничить доступ к объекту по суше, морю и воздуху, второй — обездвиживание или ограничение возможности передвижения, дезориентация (нарушение способности восприятия или способности к передаче информации) террористов. Заключительные меры будут состоять из идентификации, маркировки, отслеживания и захвата/ нейтрализации террористов. Сценарий 3 — защита ключевых (в том числе закрытых) объектов Большие городские массивы содержат существенное количество во- енных и правительственных объектов, в том числе наземных, морских и воздушных. Правительству сообщают об угрозе нападения на опреде- ленные объекты. Природа потенциального нападения неизвестна. В ходе контроля окружающей объект местности обнаруживается передвигаю- щаяся враждебная группа, намерения которой неясны. Ключевые задачи операции: 1) установление контроля над группой; 2) защита оборудования объектов и индивидуумов; 3) минимизация вреда гражданскому населению и инфраструктуре вследствие оперативных действий. Сценарий 4 — контроль за массовым скоплением гражданского населения на КПП После окончания конфликта в городских условиях основная зада- ча — обеспечить безопасность зоны, в которой будет проходить выдача провианта/воды и будут располагаться силы наведения порядка. Толпа собралась для получения продуктов питания, но ведет себя агрессивно. Разведка сообщает, что ожидаются враждебные действия со стороны пре- ступников, находящихся в толпе. Основная задача операции — обеспечить все необходимые меры, чтобы участок для выдачи продоволъствия/воды гарантированно был безопасен, что подразумевает: 1) защиту склада про- вианта/питьевой воды; 2) защиту конвоев снабжения; 3) создание КПП; 4) контроль над толпой и предотвращение враждебных действий. Сценарий 5 — защита и эвакуация гражданского населения Часть гражданского населения (национального, этнического или религиозного меньшинства) в населенном пункте просит защиты у сил правопорядка. Были предприняты превентивные меры для защиты меньшинства, однако недостаточно эффективные. Группы меньшинств требуют эвакуации из населенного пункта. В ходе эвакуации враждебно настроенная толпа пытается противодействовать выводу меньшинств из опасной зоны. Ключевая задача состоит в контроле за поведением толпы, задачи оперативной поддержки включают: 1) охрану зоны эвакуации; 2) обеспечение безопасности линий коммуникаций; 3) контроль за поведе- нием толпы; 4) нейтрализацию индивидуумов и групп, демонстрирующих враждебные намерения.
Таблица 1.6. Сравнительные данные по использованию ОНД в России, США и странах Европы (по состоянию на 2012 г.) Россия США Австрия Чехия Франция Германия Италия Нидерланды Швеция Швейцария Велико- британия Гражданская самооборона Электрические устройства Да Да Да Нет Да Да Нет Нет Оценка Нет Нет Ирритант ОС Да Да Да Да Да Да Да Нет Нет Да Нет Полиция Электрические устройства Да Да Да Да Да Да Нет Да (с 2009 г.) Нет Нет Да Ирританты CS, ОС, PAVA Да (кроме PAVA) Да Да Да Да Да Да *** Да Да Да Да Слезоточивый газ Да Да Да Да Да Да Да Да Да Да Нет Кинетическое (травматичес- кое) оружие Да Да Да Да Да Нет Нет Оценка Нет Да 1я* Армия Электрические устройства Нет Да* Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Да* Ирританты CS, ОС, PAVA Нет Да Да Нет Нет Нет у । я Да* Да Да Нет Слезоточивый газ Нет Да Да Да ** Да Нет Да Да Да Да Нет Кинетическое (травматичес- кое) оружие Нет Да Да Да ** Да (с 2009 г.) Да Да *** Да Да Да *** Да*** * Только военная полиция. ** Только специальные подразделения. *** Ограниченно.
1.4. Принципы оценки воздействия оружия нелетального действия 53 Сценарий 6 — асимметричные операции Правительство сталкивается с угрозами террористических атак или атак организованных преступных групп. Проводится крупномасштабная операция с целью стабилизировать ситуацию, предотвратить эскалацию на- рушений безопасности и дестабилизирующих провокаций в другие области и страны и предотвратить атаки террористов в этом районе. Основные задачи операции: 1) идентифицировать, маркировать, отследить и ней- трализовать террористов; 2) предотвратить или уменьшить их способность использовать гражданские средства и оборудование. Цель операции — уменьшение гражданских потерь при сохранении главных средств и обо- рудования для применения в будущем. В табл. 1.6 приведены сравнительные данные по использованию ОНД полицейскими и военными структурами России, США и некоторых стран Европы. 1.4. Принципы оценки воздействия оружия нелетального действия Средства нелетального воздействия конструктивно во многом сходны с классическими средствами поражения, однако, как было показано выше, выполняют специфические задачи с использованием для этого нетради- ционных видов воздействия на биологические и технические объекты. Логично было бы применить принципы оценки действия традиционных средств поражения, основанные на понятии эффективности действия, и для ОНД, однако прямой перенос этих принципов невозможен. При проектировании классических средств поражения под эффективностью подразумевают степень соответствия конкретного образца его основному назначению. Однако ее определение не всегда возможно из-за большого количества исходных факторов, влияющих на результат (конструктивные параметры изделия, условия применения, характеристики цели и т. д.), а сама величина не всегда однозначна. Для более простой и в то же время достаточно информативной оценки действия используется значение ве- роятности поражения цели конкретного типа. Для комплексного определения эффективности ОНД в силу его специ- фики необходимо рассмотреть три понятия. 1. Вероятность достижения желательных и нежелательных эффектов воздействия на цель (по аналогии с классическим понятием вероятность поражения). В соответствии с определением действие ОНД подразумевает физическое обратимое воздействие на цель при минимизации вероятности летального исхода или необратимых повреждений. Таким образом, необхо- димо совместно рассматривать и оценивать вероятности возникновения не- скольких эффектов: эффекта вывода из строя или лишения боеспособности (собственно эффект нелетального, обратимого воздействия на биообъект), нежелательного эффекта (необратимые воздействия и летальный исход) и в некоторых некритических случаях информационно-психологического эффекта.
54 Глава 1. Концептуальные основы разработки оружия нелетального действия 2. Вероятность возникновения требуемой поведенческой реакции цели. Особенно важно ее определить при создании информационно-психоло- гического эффекта) в случае использования уровней воздействия, не при- водящих к физическому выводу из строя, но позволяющих посредством психологического воздействия добиться необходимой поведенческой реак- ции цели, что актуально во многих полицейских операциях, например при установлении контроля над незаконными массовыми скоплениями людей. 3. Оценка социальной составляющей эффективности. Предусматривает оценку общественной реакции на последствия применения того или иного вида ОНД и возможных социальных последствий, предсказать которые можно с помощью инженерно-психологического эксперимента [12]. Дан- ная составляющая особо важна для оценки специфических видов ОНД, используемых в критических условиях, например в таких контртеррори- стических операциях, как освобождение заложников. Для оценки вероятности возникновения того или иного эффекта могут использоваться 5-образные кривые «доза — эффект», построенные на осно- ве экспериментальных, теоретических и статистических данных (рис. 1.3). Оценкой вероятности поражения выступает функция относительной часто- ты наблюдаемого результата А в п независимых реальных экспериментах: AW=-C- п к(А,п) п где к — число реализаций наблюдаемого результата А в п проведенных испытаниях при условии, что они являются независимыми. Доза воздей- ствия d (см. рис 1.3), — комплексная величина, учитывающая основные особенности воздействия, влияющие на эффект. Например, для воздей- ствия слезоточивых газов (химических веществ, раздражающих слизистые оболочки) в дозе будет учитываться и концентрация вещества в воздухе, и длительность нахождения цели в Рис. 1.3. Зависимость вероятности возникновения требуемого эффекта от дозы облаке вещества. Таким образом, если задаться значением дозы d, то можно оценить вероятность достижения требуемого эффекта Р. и вероятность отсутствия требуемого эффекта (1 — Р), так как эти два исхода образуют полную груп- пу несовместных событий. Построение кривых «доза — эффект» для конкретных условий (цели, сценария действий, типа или комбинации типов используемых средств) — задача довольно доро- гостоящая, сложная и длительная. Однако качественный вид функций может быть получен на основе ана- лиза их общего математического
1.4. Принципы оценки воздействия оружия нелетального действия 55 описания и некоторых количественных данных о дозах, принятых как для уже используемых специальных средств нелетального действия, так и в промышленных нормах безопасности. Наиболее общей формой записи зависимости изменения эффекта, оказываемого на биосистему, от уровня и времени воздействия является интегральный закон распределения Вейбулла, объединяющий показа- тельное и Рэлеевское распределения. При этом общая ответная реакция биосистемы на проведенное воздействие записывается в виде Р(х, t) = А[1 - ехр(-Цх - х0 )n)] [1 - exp\-q(t (1.1) где х — уровень воздействующего фактора (концентрация, доза); t — вре- мя воздействия; А — коэффициент пропорциональности и размерности; х0 и t0 — начальные значения порога и длительности воздействия, соот- ветствующие левой границе распределения Р(х0, /0) = 0; k, q,n,m — пара- метры распределения. Распределение Вейбулла строго ограничено слева: Р(х<хо) = О. Кроме того, для аппроксимационной оценки эффектов в качестве ин- терполяционных формул используются уравнения логистической кривой и модифицированной экспоненты, которые также лежат в основе математи- ческих моделей, применяемых для нормирования канцерогенных факторов. В общем виде логистическая кривая может быть выражена уравнением 1 + exp [~b(d - dQ>5) ] или 1 + exp [-Z>(ln d - In dQ 5)] ’ где P(d) — количественная оценка эффекта, соответствующая дозе d; b — коэффициент, определяющий интенсивность прироста эффекта при увеличении дозы; 5 — доза, вызывающая эффект, равный половине максимально возможного. Модифицированная экспонента записывается следующим образом: F(J) = l-expH>(</-do)], (1.4) где d^ — доза, соответствующая начальному значению порога и длитель- ности воздействия. Рассмотрев основные зависимости «доза — эффект», можно сделать вывод о целесообразности выбора функции логистической кривой при оценке действия ОНД на основании следующих доводов: • большинство зависимостей «доза — эффект» имеет вид 5-образной кривой и может хорошо аппроксимироваться логистическим уравнением; • логистическое уравнение отражает современные представления о су- ществовании пределов устойчивости биосистем к воздействиям и о нали-
56 Глава 1. Концептуальные основы разработки оружия нелетального действия чии порога в дозовой зависимости, что дает основание для объективного установления предельно допустимых уровней воздействия; • логистическая кривая не имеет строгого ограничения слева, что более соответствует реальности, поскольку уровень риска может иметь прене- брежимо малые значения, но никогда не равен нулю вследствие много- численных особенностей ответа биосистемы на внешние воздействия; • при расчете эффекта среднесмертельной дозы используется величина dQ 5, которая является важным критерием при прогнозировании риска; • широкое применение логистических кривых в токсикологических исследованиях позволяет разработать доказательные медико-биологиче- ские нормы эффекта. Таким образом, с помощью уравнения логистической кривой (1.3) можно построить кривые «доза — эффект» для конкретного вида воздей- ствия, причем угол наклона кривой будет определяться по критическому значению Р (d^ начального непереносимого воздействия или макси- мального воздействия. При применении ОНД необходимо рассматривать следующую пол- ную группу несовместных событий: отсутствие нелетального эффекта вследствие недостаточного воздействия, требуемый нелетальный эффект и эффект более сильный, чем нелетальный (со значительным ущербом для здоровья). Таким образом, для достаточно адекватного отображения возможных исходов действия ОНД необходимо построение комплекса кривых «доза — эффект» аналогично представленным на рис. 1.4. Рис. 1.4. Зависимость вероятностей возможных исходов при действии ОНД с дозой воздействия d: Р^. — вероятность отсутствия нелетального эффекта; Рнд — вероятность нелетального действия (НД); Рл — вероятность эффекта более сильного, чем нелетальный Проведем анализ типовых вариантов зависимостей вероятностей ис- ходов при применении ОНД. Представленный на рис. 1.5 вариант отражает ситуацию, когда кри- вые достаточно пологие. Данный случай характерен, например, когда реакция организма может изменяться в достаточно широком диапазоне. Очевидно, что невозможно подобрать дозу таким образом, чтобы полно-
1.4. Принципы оценки воздействия оружия нелетального действия 57 Рис. 1.5. Типовой вариант зависимостей вероятностей исходов при применении ОНД в случае изменения реакции организма в широком диапазоне (пологие кривые) стью исключить вероятность возникновения нежелательных эффектов. Кроме того, попытки минимизировать вероятность нежелательного ис- хода сводятся к уменьшению интервала между минимальной дозой t/min и максимально допустимой дозой Jmax. Следует отметить, что обязательное наличие вполне значимой вероятности воздействия более сильного, чем нелетальное, не является причиной социального неприятия данного вида ОНД. Как показали исследования [12], в критических ситуациях, грозя- щих большими человеческими жертвами, определенный процент исходов, связанных со значительным ущербом для здоровья при применении ОНД, воспринимается обществом как нормальный. На рис. 1.6 представлен случай, когда кривые вероятностей исходов крутые, что соответствует фактору воздействия, вызывающему практически одинаковые физиологические реакции у различных людей. Представлен- ный вариант характеризуется более узкой зоной нелетального действия, зато позволяет свести к минимуму вероятность возникновения неже- лательных эффектов (максимальная доза воздействия dmax полностью исключает эффект более сильный, чем нелетальный). Однако подобная картина имеет существенный недо- статок: если диапазон, заданный rfmin и Jmax, не удается соблюсти (расстоя- ние между штриховыми линиями на рис. 1.6), то получается или резкое падение вероятности желательного исхода, или критический рост веро- ятности воздействия более сильного, чем нелетальное, при незначитель- ном превышении дозы. Рис. 1.6. Типовой вариант зависимостей вероятностей исходов при применении ОНД в случае практически одинаковых физиологических реакций у различных людей (крутые кривые)
58 Глава 1. Концептуальные основы разработки оружия нелетального действия При определении характеристик, необходимых для построения кривых действия (пороговых значений дозы или d0 и коэффициента интенсив- ности прироста эффектов), в первую очередь используют стандарты безопас- ности, установленные для окружающей среды, производства и т. п. Такие стандарты существуют для некоторых видов воздействия, применяемых в ОНД (шумы, излучение, химические вещества). С одной стороны, такие стандарты помогают сформировать базу данных для безопасного исполь- зования потенциальных видов ОНД, но с другой, поскольку эти стандарты применяют для целей, отличных от целей, для достижения которых исполь- зуют ОНД, приведенные в них пороги воздействий и уровни безопасности зачастую сильно занижены. Если исследуемые виды воздействия вызваны достаточно новым средством, то промышленных стандартов вообще не существует. Это характерно для технологий, промышленное использование которых технологически труднореализуемо, поэтому данные по их воздей- ствию очень скудны. В таких случаях приходится основываться только на теоретических данных, что недопустимо. В США по аналогии со шкалой TRL принята шкала HERL (Human Effect Readiness Level — уровень готовности эффекта воздействия), клас- сифицирующая стадию, на которой находятся исследования эффекта воздействия на биообъект. Шкала включает девять уровней. 1. Теоретические исследования, эффект определен «на бумаге». 2. Клеточные и лабораторные модели используются для изучения механизма теоретически обоснованного эффекта. Определены основные параметры типа «доза — эффект». 3. Точно (однозначно) определен механизм эффекта. Исследования за- висимости «доза — эффект» на малых животных запланированы или начаты. 4. Механизм эффекта принят (апробирован) научным сообществом. Для определения зависимостей типа «доза — эффект» проводятся иссле- дования на малых животных. 5. Исследования на больших животных для более точного определения эффекта, продемонстрирована эффективность и безопасность технологии. 6. Эксперименты на приматах или других крупных животных под- твердили безопасность эффекта. Проводятся ограниченные базовые ла- бораторные эксперименты на добровольцах. 7. Лабораторные или полевые эксперименты на добровольцах или на суррогатных моделях с использованием прототипов систем. Проводятся эксперименты с хорошо контролируемыми дозами воздействия. 8. Полевые эксперименты в реальных условиях с участием добро- вольцев или на суррогатных моделях с использованием проработанных прототипов систем. 9. Испытания в реальных условиях с участием добровольцев или на суррогатных моделях. Подтверждение данных, полученных в полевых ис- пытаниях, в реальных условиях. В общем случае действие различных типов ОНД можно классифици- ровать следующим образом:
1.4. Принципы оценки воздействия оружия нелетального действия 59 1) механическое ограничение возможности выполнения координиро- ванных движений; 2) воздействие на органы чувств на уровнях, превышающих пороговые значения; 3) воздействие на деятельность центральной нервной системы (ЦНС) с использованием ложной информации с целью выведения из строя. В соответствии с действием по второму механизму могут быть реали- зованы как болевой эффект посредством, например, удара, так и эффект временного обратимого нарушения работы органов чувств (зрение, слух, обоняние). Третий механизм воздействия основан на предположении, что адекватность реакций человеческого организма на внешние раздражители обеспечивается ЦНС, которая управляется головным мозгом на основании информации о внешней среде, получаемой им через рецепторы. Таким образом, для лишения противника боеспособности достаточно дезоргани- зовать деятельность мозга, т. е. дать заведомо искаженную информацию об окружающей обстановке в пределах нормальной чувствительности рецепторов и органов чувств или ввести ЦНС в шоковое (неработоспо- собное) состояние путем подачи на рецепторы и органы чувств сигналов, значительно превышающих нормальный уровень. На эффект, создаваемый ОНД, воздействующего на органы чувств или ЦНС, будут существенно влиять мотивация действий человека и его психофизическое состояние. Объекты воздействия могут находиться в четырех типичных состояниях. 1. Состояние алкогольного опьянения. Характеризуется снижением порога болевой чувствительности и одновременным повышением порога чувствительности ЦНС к шоковым воздействиям. Это дает основание предполагать, что для эффективного воздействия ОНД на объекты в со- стоянии алкогольного опьянения необходимо использовать более жесткие режимы воздействия. 2. Состояние, вызванное приемом средств с седативньм (успокаива- ющим) воздействием. Также снижает чувствительность и реактивность ЦНС. Однако лица, употребляющие данные средства, характеризуются снижением агрессивности, что делает их маловероятными объектами для использования ОНД. 3. Состояние, вызванное приемом средств с психостимулирующим (возбуждающим) воздействием (феномин, центедрин и т. д.). Характери- зуется повышением чувствительности и возбудимости ЦНС. Это обстоя- тельство позволяет использовать обычные уровни воздействия. 4. Состояние токсикоманов, вызванное приемом различных токсических средств (летучие углеводороды и т. п.). Чаще приводит к снижению возбуди- мости ЦНС, что требует применения более жестких режимов воздействия. Отдельную группу составляют патологические состояния абстиненции у наркоманов, характеризующиеся патологически повышенной потребно- стью в наркотическом средстве, общим дискомфортным состоянием, по- вышенной возбудимостью. Несмотря на повышенную возбудимость ЦНС, резко выраженная мотивация, направленная на получение наркотического средства, может сопровождаться агрессией и снижением чувствительности,
60 Глава 1. Концептуальные основы разработки оружия нелетального действия например, к электрошоковому воздействию, что требует применения более жестких режимов. Как уже было сказано, физические эффекты воздействия ОНД могут сильно различаться в зависимости от степени мотивированности объекта действий и его физического состояния (рис. 1.7) [13]. Они также могут из- меняться со временем как функция привыкания (тренированности), если объект периодически подвергается идентичным воздействиям в течение некоторого времени. Кроме того, мотивированные объекты могут не бо- яться раздражителя, что позволит им более эффективно сопротивляться его воздействию. Рис. 1.7. Влияние мотивации цели на действие ОНД Мотивация цели также влияет на поведенческие эффекты, возника- ющие после воздействия ОНД. При достаточной мотивации объект воз- действия может перетерпеть боль и продолжать сопротивление. Следует отметить, что важны не только физические, но и психологические аспекты воздействия того или иного вида ОНД. Например, человек, подвергаемый какому-либо воздействию, может побороть страх, и в этом случае более успешно ему сопротивляться. С проблемой учета мотивации цели также связана проблема индиви- дуальных особенностей человеческого организма. Аллергии, врожденные и хронические заболевания, а также уникальные особенности здоровья человека могут приводить к нехарактерным реакциям организма даже при использовании проверенных и хорошо зарекомендовавших себя средств ОНД. Это особенно актуально в случае применения ОНД, действующего по площадной или групповой цели. При определении эффективности ОНД невозможно ограничить- ся только вопросами эффективности и безопасности непосредственно действия. В качестве критериев эффективности необходимо рассматри- вать: 1) значение дозы воздействия для достижения основного эффекта; 2) возможность регулирования эффекта; 3) время до начала эффекта; 4) продолжительность эффекта; 5) совместные действия с другими фак- торами; 6) восприимчивость к контрмерам.
Таблица 1.7. Действие на организм человека некоторых типов ОНД и возможные медико-биологические проблемы их применения ОНД Физический принцип воздействия Действие на человека Возможные физические и/или психические реакции Возможные поведенческие реакции Основные риски Кинетичес- кие ударные элементы Передача энер- гии компакт- ных медленно летящих элемен- тов без проник- новения через кожный покров Механическое — удар Кинетическое Боль Ограничение под- вижности вследствие болевого шока Дезориентация Подавление агрес- сивности, подчине- ние Механические повреж- дения внутренних орга- нов, костей, уязвимых органов (глаз) и т. п. Проникающие ранения Водометы Передача энер- гии струи воды Механическое — удар Намокание Боль Дискомфорт от на- мокания Подавление агрес- сивности, под- чинение, эффекты «отрезвления» и «вывода из состо- яния толпы» (от намокания) Механические по- вреждения (от действия струи или объектов, приведенных ею в дви- жение; при падении) Переохлаждение Ирританты Создание предельных кон- центраций хими- ческих веществ, раздражающих органы дыхания, органы зрения и кожные покровы Раздражение рецепторов Химическое Дезориентация Боль Нарушение работы органов зрения и обо- няния. Нарушение работы дыхательной системы Страх Подчинение, по- давление агрессив- ности, стремление покинуть зону действия Поражение органов и/ или кожных покровов вследствие передози- ровки в связи с особен- ностями восприятия активного вещества (например, наличия аллергии)
Продолжение табл. 1.7 ОНД Физический принцип воздействия Действие на человека Возможные физические и/или психические реакции Возможные поведенческие реакции Основные риски Одоранты Создание предельных кон- центраций хими- ческих веществ с непереноси- мым запахом Раздражение рецепторов Нарушение работы органов обоняния Нарушение работы дыхательной и пище- варительной систем Дезориентация Страх Подавление агрес- сивности, стремле- ние покинуть зону действия, отвраще- ние, паника Механические по- вреждения осколками корпуса боеприпаса, доставляющего актив- ное вещество к цели Генераторы направлен- ного звуко- вого поля (слышимые частоты) Создание на- правленного звукового поля с предельными уровнями интен- сивности Механическое — за счет акустиче- ского давления Психическое — за счет специфи- ки передаваемого сигнала/голосо- вого сообщения Акустическое Боль Нарушение работы органов слуха Широкий спектр психических реак- ций: страх, раздра- жение, подавленное состояние и т. д. Подавление агрес- сивности, стремле- ние покинуть зону действия, отказ от активных действий, подчинение Повреждения слухового аппарата Механические по- вреждения внутренних органов Отрицательные психи- ческие эффекты (недо- статочно изучены) Свето- шумовые устройства Создание все- направленного импульсного акустического и некогерентного светового воздей- ствия с предель- ными уровнями интенсивности Механическое — за счет акустиче- ского давления Ослепление (временное) Дезориентация Боль Нарушение работы органов слуха и зрения Отказ от действий Отвлечение внима- ния Повреждения слухово- го аппарата и органов зрения Механические по- вреждения осколками корпуса боеприпаса, доставляющего актив- ное вещество к цели
Высоко- интенсив- ное СВЧ- излучение Создание узко- направленного электромаг- нитного поля определенных частоты и интен- сивности Термическое (нагрев кожных покровов) Электромагнитное Боль Подавление агрес- сивности, стремле- ние покинуть зону действия Ожог кожных покровов Повреждение уязвимых органов (глаза) Отсроченные эффекты (например, влияние на репродуктивную систему) Лазерное излучение Создание узко- направленного когерентного излучения предельной интенсивности Ослепление (временное) Нарушение работы органов зрения Дезориентация Страх, паника Подавление агрес- сивности Отказ от действий Непредсказуемое поведение Повреждения зритель- ной системы Сети Принцип набра- сываемой ловчей сети Механичес- кое — ограни- чение подвиж- ности Механическое Психологическое по- давление (вследствие ограничения подвиж- ности), страх Снижение агрессив- ности, подчинение Механические повреж- дения при падении Барьеры (быстро- возводимые или ста- ционарные) Механическое воспрепятство- вание доступу к объекту или на охраняемую территорию Механичес- кое — ограни- чение свободы передвижения Психологический дискомфорт, страх Отказ от действий, подчинение Агрессивное пове- дение Вторичные эффекты, которые могут повлечь за собой тяжелые по- следствия (например, в результате давки при массовом скоплении людей из-за ошибочной пространственной рас- становки барьеров)
Окончание табл. 1.7 ОНД Физический принцип воздействия Действие на человека Возможные физические и/или психические реакции Возможные поведенческие реакции Основные риски «Оглуша- ющего» (электро- шокового) действия Передача в тело биообъекта электрического импульса опре- деленных формы и интенсивности Воздействие электрического тока на болевые рецепторы Электрическое Потеря сознания Дезориентация Боль. Легкие наруше- ния работы опорно- двигательного аппарата Страх Подавление агрес- сивности, отказ от действий Агрессивное состо- яние Электрические ожоги, кардионарушения Механические повреж- дения от электродов (для устройств дистан- ционного действия) Механические повреж- дения при падении Электро- мускульного действия Ограничение подвижности за счет провокации клонических судорог мыши Боль Нарушение работы опорно-двигательно- го аппарата Страх Подавление агрес- сивности Отказ от действий Подчинение Механические повреж- дения при падении
Литература к главе 1 65 Для некоторых видов ОНД особенно актуальна проблема последей- ствия. Безусловно, важно провести операцию с применением силы без жертв, однако необходимо учитывать возможные отложенные долгосроч- ные медицинские последствия, в том числе поведенческие или репродук- тивные, от воздействия ОНД на каждого человека, включая оператора, цель и сторонних наблюдателей. Отдельно следует упомянуть проблему нештатного применения ОНД. В подобных ситуациях даже самое безопасное ОНД может стать летальным, например при применении кинетических непроникающих ударников не по ногам, а по более уязвимым частям тела (голова, грудь). Выход в данном случае только один — тщательная и полноценная про- грамма подготовки сотрудников силовых структур к использованию ОНД, проработка широкого спектра сценариев, создание инструкций и руководств по применению ОНД и воспитание взвешенной реакции на противоправные действия у сотрудников правоохранительных органов и вооруженных сил. Обобщенная информация о действии некоторых типов ОНД пред- ставлена в табл. 1.7. Одним из корректных показателей эффективности применения ОНД, входящим в систему критериев и требований, можно считать уровень социальных последствий. Данный критерий в целом прост: при проек- тировании конкретного образца ОНД следует добиваться минимально возможного показателя этого уровня, особенно если говорить об отказе от обычных средств огневого поражения, которые по данному критерию являются неприемлемыми в силовых операциях невоенного характера из-за важности гуманитарных аспектов. Уровень социальных последствий можно определить, например, с помощью социологического исследова- ния путем проведения опроса с последующей статистической обработкой и анализом полученных результатов [12]. Таким образом, основным отличием ОНД от традиционных средств поражения является подход к оценке его эффективности, которая является компромиссом между вероятностью вывода из строя и вероятностью смер- тельного исхода, определяемыми в соответствии с физическими и медико- биологическими представлениями о человеческом организме как единой системе, а также на основе возможных социальных последствий, уровень которых задается в ходе инженерно-психологического эксперимента. Литература к главе 1 1. NATO Policy on Non-Lethal Weapons [Электронный документ]. NATO Press Statement, October 13, 1999. www.nato.int/docu/pr/1999/p991013e.htm (дата обра- щения 27.11.2017). 2. DoD Executive Agent for Non-Lethal Weapons (NLW), and NLW Policy Number // Department of Defense Directive № 3000.03E, April 25, 2013, https://fas.org/irp/doddir/ dod/d3000_03.pdf (дата обращения 27.11.2017).
66 Глава 1. Концептуальные основы разработки оружия нелетального действия 3. Alexander J.B. Future War: Non-Lethal Weapons in Twenty-First-Century Warfare, 1st edition. St. Martin's Griffin, 2000. 4. Davison N. Non-Lethal Weapons [Электронное издание]. Palgrave Macmillan UK, 2009. 5. Официальный интернет-сайт Объединенного Директората по вопросам ОНД (США), www.jnlwp.defense.gov (дата обращения 27.11.2017). 6. Официальный интернет-сайт Европейской рабочей группы по ОНД. www.non-lethal-weapons.org (дата обращения 27.11.2017). 7. The Human Effects of Non-Lethal Technologies [Электронный документ]. The Final Report of NATO RTO HFM-073, 2006. www.sto.nato.int/pubhcations/ STO%20Technical%20Reports/Forms/Technical%20Report%20Document%20Set/ docsethomepage.aspx?ID=2413&FolderCTID=0x0120D5200078F9E87043356C409A0D 30823AFA16F6010066D541ED10A62C40B2AB0FEBE9841A61&List=92d5819c-e6ec- 4241 -aa4e-57bf91868 lb l&RootFolder=https://www.sto.nato.int/pubUcations/STO%20 Technical%20Reports/RTO-TR-HFM-073. ISBNs 92-837-0045-7/978-92-837-0045-6 (дата обращения 27.11.2017). 8. Клочихин В.Л., Пирумов В.С., Селиванов В.В. Современный взгляд на разви- тие и применение ОНСД в антитеррористических и миротворческих операциях // Вооружение. Политика. Конверсия. 2001. № 5 (41). 9. Selivanov V. (chairman) and Alexander J., Cole D., Klochikhin V., Rams O. Current and Emerging Non-Lethal Technologies // Proc, of the 3th European Symposium on Non-Lethal Weapons. Ettlingen (Germany), 2005. 10. Selivanov V.V., Savostianov V.V., Levin D.P. Decision criteria on NLW use in pohce crowd control operations // Proc, of the 6th European Symposium on Non-Lethal Weapons. Ettlingen (Germany), 2011. 11. Selivanov V.V., Savostianov V.V., Levin D.P. Evaluation of management performance efficiency in poUce operations with use of less-lethal weapons // Proc, of the 7th European Symposium on Non-Lethal Weapon. Ettlingen (Germany), 2013. 12. Bagdasaryan N.G., Leonov V.V., Selivanov V.V. Social Aspects of NLW Development // Proc, of the 3th European Symposium on Non-Lethal Weapons. Ettlingen (Germany), 2005. 13. Griffioen-Young H.J. Effects of non-lethal weapons on humans // Proc, of the 2nd European Symposium on Non-Lethal Weapons. Ettlingen (Germany), 2003.
Глава 2 Оружие нелетального химического и физико-химического действия К физико-химическому ОНД относят химические вещества, составы и материалы, являющиеся частью комплекса вооружений и оказывающие физическое воздействие на объект. К чисто химическому ОНД относят составы, оказывающие воздействие за счет своих химических свойств в основном на биологические объекты. Основным видом химического ОНД являются ирританты, широко используемые силовыми структурами многих стран, а также одоранты, применяющиеся значительно реже. В отчете NATO [1] о перспективах развития ОНД упоминаются хи- мико-физические и биологические технологии, представляющие интерес для разработки следующих средств воздействия на технические объекты противника: суперскользкие составы, позволяющие ограничивать возможность перемещения транспортных средств путем уменьшения силы трения между поверхностью и покрышками или гусеницами транспортного средства; жесткие и липкие пены, позволяющие блокировать движущиеся части механизмов; суперклейкие вещества; вещества, вызывающие охрупчивание металлов; супередкие вещества, например растворяющие металлы, пластики, стекло или резину; средства, содержащие активные микробные агенты, которые разлагают резину, пластики, продукты переработки нефти. Упомянутые средства воздействия дублируют основные перспектив- ные направления разработок, перечисленные в программе развития ОНД министерства обороны США 1999 г. Доставка ОНД предполагается как непосредственным нанесением с по- мощью носимых или возимых распылителей, так и с помощью высокоточных боеприпасов различного типа, поскольку химические составы, воздействую- щие на материалы и механизмы, могут быть опасны для живой силы. 2.1. Средства раздражающего действия Раздражающие вещества или ирританты (англ, irritant — раздражи- тель) — это химические соединения, в незначительных концентрациях избирательно возбуждающие чувствительные нервные окончания кож- ных покровов, слизистых оболочек глаз и верхних дыхательных путей. Следствием такого воздействия является временное лишение человека способности к активным целенаправленным действиям или проявлению физической агрессии.
68 Глава 2. Оружие нелеталъного химического и физико-химического действия Ирританты — быстродействующие вещества, после применения ко- торых токсический эффект развивается достаточно быстро. При выходе объекта воздействия из зоны действия ирританта симптомы отравления проходят через короткий промежуток времени и, как правило, без вред- ных последствий для организма. Превышение пороговых концентраций, длительное воздействие ирритантов, а также неоказание своевременной медицинской помощи могут нанести ощутимый вред здоровью человека и даже стать причиной летального исхода. Выраженность симптомов отрав- ления зависит от конкретного ирританта, его концентрации в атмосфере, количества агента, попавшего на слизистые оболочки и кожные покровы, а также длительности воздействия. К ирритантам можно отнести практически все промышленные химиче- ские вещества, однако в данной главе рассматриваются только нашедшие применение в специальных средствах. В качестве ирритантов в настоящее время используют как лабораторно-синтезируемые химические соединения, так и натуральные экстракты горького перца, содержащие капсаицин — органическое раздражающее вещество. Натуральные ирританты начали применять достаточно давно. Так, инки стали выращивать горький перец более 5000 лет назад и первыми начали использовать его в качестве хими- ческого оружия: они применяли экстракты из горького перца в виде дыма или растворов в борьбе против испанских колонизаторов. В частности, в 1532 г. в сражении у реки Ориноко именно массированная атака инков с применением дыма от горящего перца обратила испанцев в бегство. Классификация ирритантов В зависимости от характера раздражающего эффекта на органы зрения, дыхательную систему или кожные покровы ирританты подразделяют на ирританты однонаправленного (лакриматоры и стерниты) и смешанного действия (табл. 2.1). Таблица 2.1. Классификация основных ирритантов Группа Химическое название вещества Шифры и условные обозначения Ир Лакриматоры (слезоточивые) ританты однонаправленного deucmei Хлорацетофенон Бромбензилцианид Трихлорнитрометан 1Я CN, CAP, O-Salz, Grandite, «Черемуха» СА, ВВС, Camite Хлорпикрин, PS, Klop Стерниты (чихательные) Дигидрофенарсазинхлорид Арсины — дифенилхлорарсин, дифенилцианарсин DM, Адамсит, Азин DA, Clark I DC, Clark II
2.1. Средства раздражающего действия 69 Окончание табл. 2.1 Группа Химическое название вещества Шифры и условные обозначения Преимущественно раздражающие слизистые покровы Ирританты смешанного действия Хлорбензальмалонодинитрил Морфолид пеларгоновой кислоты CS, освм, св, «Сирень» мпк Преимущественно раздражающие слизистые и кожные покровы Дибензоксазепин Капсаицин Ванилиламид пеларгоновой кислоты CR, NGT ОС PAVA, Nonivamide, Capsaicin II, PV, VN Преимущественно раздражающие кожные покровы 1 -метокси-1,3,5 -циклогептатриен CH, СНТ, GG К лакриматорам (от лат. lacrima — слеза), или слезоточивым веще- ствам, относят соединения, воздействующие на чувствительные нервные окончания слизистых оболочек глаз и вызывающие обильное слезотечение. Лакриматоры воздействуют и на кожные покровы, однако раздражение кожи лакриматорами обычно не требует серьезного лечения, и оно бы- стро проходит при выходе из зоны действия агента. Жжение и зуд кожи, особенно влажной, являются первыми признаками попадания биообъекта в зараженную лакриматорами атмосферу. Стернитами (от греч. stemon — грудь), или чихательными веществами, называют химические соединения, которые воздействуют преимуществен- но на чувствительные нервные окончания слизистых оболочек верхних дыхательных путей и вызывают раздражение носоглотки, сопровождаемое чиханием, кашлем и загрудинными болями. Кроме того, стерниты вызыва- ют раздражение глаз, поражают поверхность кожи, затрагивают централь- ную нервную систему. Сопутствующие явления, такие как тошнота, позыв к рвоте, головная боль, боли в челюстях и зубах, ощущение давления в ушах, указывают на поражение придаточных пазух носа. В тяжелых слу- чаях возможен также токсический отек легких. Следствием воздействия Стерлигов на нервную систему являются слабость в ногах, боли в суставах и мышцах, а при тяжелых отравлениях — судороги, временная потеря со- знания, а иногда даже паралич различных групп мьптщ. В настоящее время вещества данной группы в специальных средствах нелетального действия не используются. Современные ирританты представляют собой в основном вещества смешанного действия, оказывающие воздействие как на слизистые обо- лочки глаз и дыхательных путей, так и на кожные покровы. Вследствие
70 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия этого можно говорить не о принадлежности ирританта к той или иной группе, а о лакриматорном, стернитном или алгогенном (раздражение кожных покровов) действии ирританта. По химической структуре ирританты довольно разнообразны, но при этом существуют некоторые закономерности, влияющие на силу их воз- действия. Лакриматоры обычно содержат в своей структуре сильно акти- вированную двойную связь (при двойной связи в сопряжении находится галоген (хлор, бром) или циан-группа (CN)), одновременно из-за этой же особенности строения лакриматоры зачастую нестабильны и легко обезвреживаются щелочными растворами. Важное значение в действии капсаицина имеет ванилиновая группа, являющаяся производной хорошо известного в кулинарии ванилина (С8Н8О3), в чистом виде не обладающего жгучим действием. В связи с этим похожие вещества, обладающие раздра- жающим эффектом, объединяются общим термином «ванилоиды». Так, в 1975 г. из марокканского кактусоподобного растения Euphorbia resinifera (молочай смолоносный) был выделен сверхмощный аналог капсаицина — резинифератоксин, также имеющий в своем составе ванилиновую группу. Важной характеристикой при использовании ирритантов в специальных средствах является их боевая концентрация, т. е. концентрация ирританта в воздухе, необходимая для достижения определенного эффекта: выведения из строя живой силы, снижения ее боеспособности на определенный срок и т. п. Боевая концентрация — количественная характеристика заражения воздуха аэрозолем или парами ирританта, определяемая токсическим действием вещества. Токсичность считается важнейшей характеристикой ирритантов. В общем смысле токсичность можно определить как способ- ность химических веществ (токсикантов) вызывать повреждение или ги- бель биологических систем, действуя на них немеханическим путем, или, применительно к организму человека, — способность вызывать нарушение его работоспособности, заболевание или гибель. Токсичность проявляется в процессе взаимодействия химического вещества и биологической систе- мы. Реакция биосистемы на действие токсичного вещества, приводящего к ее повреждению, называется токсическим процессом. Механизмы формирования и развития токсического процесса зависят прежде всего от строения вещества и его действующей токсической до- зы (токсодозы) [2]. При этом строение вещества во многом определяет Токсикант Токсический процесс Зависимость « структура-активность» Вещество Качество действия Доза Выраженность действия Зависимость «доза-эффект» Рис. 2.1. Основные характеристики токсического действия
2.1. Средства раздражающего действия 71 качественные характеристики его действия, а доза — количественные ха- рактеристики (рис. 2.1), однако формы проявления токсического процесса зависят также от индивидуальных свойств биологического объекта, пути проникновения вещества в организм и условий его применения. Оценка действия ирритантов Для ирритантов, проникающих в организм в жидком или аэрозольном состоянии через кожу или слизистые оболочки, поражающий эффект в стационарных условиях зависит только от количества попавшего веще- ства, выражающегося в единицах массы, обычно в миллиграммах. Токси- ческие свойства отравляющих веществ в целом и ирритантов в частности определяют экспериментальным путем на различных лабораторных жи- вотных, поэтому на практике чаще всего используется понятие удельной токсодозы — дозы, отнесенной к единице массы животного и выражаемой в миллиграммах на 1 кг массы. Токсичность вещества при проникновении в организм одним и тем же путем различна для разных видов животных, а для конкретного животного заметно различается в зависимости от способа поступления в организм. Поэтому после численного значения токсической дозы принято указывать в скобках вид животного, для которого эта доза определена, и способ введения вещества. Различают смертельные, выводящие из строя, и пороговые токсо- дозы [3]. В литературе приняты следующие обозначения для указанных характеристик действия ирритантов: • LD (англ, lethal doze) — смертельная доза — количество вещества, вызывающее при попадании в организм смертельный исход с определен- ной вероятностью. Этот параметр измеряется в мг/кг или г/кт. При этом обычно указывается путь введения вещества в организм биологического объекта. В основном используют понятия абсолютно смертельных токсо- доз, вызывающих гибель организма с вероятностью 100 % (или гибель 100 % пораженных), и среднесмертельных (медианно-смертельных), или условно смертельных токсодоз, летальный исход от введения которых наступает у 50 % пораженных. Применяют обозначения LD10, LD50 или LD100, что соответствует летальности 10, 50 или 100 %; • ID (англ, incapacitation doze) — выводящая из строя доза — количе- ство вещества, вызывающее при попадании в организм выход из строя определенного процента пораженных как временно, так и со смертельным исходом. Обычно применяют обозначения ID50 и Ю100; • PD (англ, primary doze) — пороговая (начальная) доза — количе- ство вещества, вызывающее начальные признаки поражения организма с определенной вероятностью, или, что то же самое, начальные признаки поражения у определенного процента количества людей или животных. При действии ирританта на кожные покровы можно предположить, что вещество не удаляется с кожи, и рассматривать бесконечно большую длительность воздействия (экспозицию). При оценке действия ирритантов, распыляемых в атмосфере в виде пара или тонкодисперсного аэрозоля и
72 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия вызывающих поражение человека через органы дыхания, пренебрегать экспозицией нельзя. В этом случае необходимо оценивать действие на основе допущения о прямой пропорциональности ингаляционной дозы ирританта во вдыхаемом воздухе (массовой концентрации) с и времени вдыхания ирританта человеком t, мин. Массовая концентрация выражается массой ирританта т в единице объема воздуха F: c = m/V и измеряется в мг/л или в мг/м3. Кроме того, необходимо учесть интен- сивность дыхания I, которая зависит от физической нагрузки и состояния человека. В спокойном состоянии человек делает примерно 16 вдохов в минуту и, следовательно, в среднем поглощает 8... 10 л/мин воздуха. При средней физической нагрузке (ходьбе) потребление воздуха увеличива- ется до 20...30 л/мин, а при тяжелой физической нагрузке (бег) составит около 60 л/мин. Таким образом, удельную поглощенную дозу ирританта D, мг/кг, при его ингаляционном введении в организм можно рассчитать следующим образом: D = ctl/G, (2.1) где I — интенсивность дыхания, л/мин; G — масса тела человека, кг. Немецкий химик Ф. Габер предложил упростить выражение (2.1) на основании допущения, что для людей, находящихся в одинаковых усло- виях, отношение I/G постоянно. С учетом этого допущения выражение (2.1) можно записать в следующем виде: Величина С называется коэффициентом токсичности и позволяет оце- нивать ирританты по их ингаляционной токсичности. Такой подход пред- полагает принятие нескольких допущений: в процессе дыхания ирритант не выдыхается обратно в атмосферу, организм не сопротивляется действию ирританта и т. д. Именно величина С используется для оценки ингаляци- онной токсичности ирритантов в современных специальных средствах, причем называется она не коэффициентом токсичности, а относительной токсичностью при ингаляции или ингаляционной дозой токсичности (ИДТ) и измеряется в мг-мин/м3, г-мин/м3, мг-мин/л или г-мин/л. Характерные величины ИДТ вводятся аналогично характерным ток- содозам: • начальная (пороговая) ИДТ — минимальное количество ирританта, вызывающее первые признаки раздражения слизистых оболочек и верх- них дыхательных путей. В атмосфере, содержащей ирритант в начальной концентрации, возможно нахождение человека без специальных средств защиты в течение непродолжительного времени; • начальная непереносимая ИДТ Со или Свх подразумевает концен- трацию ирританта, не допускающую даже кратковременного пребывания в ней человека без средств защиты;
2.1. Средства раздражающего действия 73 • ИДТ, обеспечивающая выведение из строя 50 % подвергнутых воз- действию ирританта людей С50 (в зарубежной литературе обозначается /С_()); • расчетная (теоретическая) максимально допустимая ИДТ Сш; • максимально допустимая ИДТ, разрешенная при использовании ирритантов, Cmax = 10Cth; • летальная ИДТ, приводящая к смертельному исходу у 50 % под- вергнутых воздействию ирританта людей (в зарубежной литературе обо- значается LCif). с, мг/м3 б в Рис. 2.2. Диаграмма распределения пороговых значений ИДТ в координатах «концентрация ир- ританта с — время воздействия /» для основных ирритантов: а - CN; б - CS; в - CR
74 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия Рис. 2.3. Качественный вид кри- вых «доза—эффект» для ингаля- ционного действия ирританта: 1 — вывод из строя 50 % подверг- нутых воздействию; 2 — летальный исход у 50 % подвергнутых воз- действию На рис. 2.2 представлены диаграммы распределения пороговых значений ИДТ для трех наиболее часто используемых ирритантов — CN, CS и CR. Более полное представление о до- зах токсичности дают кривые «доза—эф- фект» для ингаляционного действия ир- ритантов (рис. 2.3). Следует отметить, что конкретные зна- чения приведенных параметров, принятые в силовых структурах различных стран, зачастую различаются весьма существенно (табл. 2.2) [4-6]. Сравнительная оценка действия ир- ритантов на основе капсаицина и его производных проводится с помощью ор- ганолептического теста, предложенного американским химиком У. Сковиллом в 1912 г. Этот тест используется в настоящее время для количественной оценки степени остроты (жгучести). Единицей измерения жгучести яв- ляется SHU (Scoville Heat Unit, единица жгучести Сковилла). Для оценки и стандартизации жгучести различных сортов перца точно отмеренное количество образца перца растворяют в спирте, а затем добавляют под- слащенную воду до тех пор, пока три из пяти экспериментаторов не пере- стают ощущать острый вкус. При такой схеме эксперимента если одну часть образца требуется развести в 1000 частей воды для исчезновения его жгучего вкуса, то такому сорту перца присваивается жгучесть 1000 SHU. Такая методика определения жгучести, безусловно, является устаревшей и субъективной, однако результаты оценки, приведенные в табл. 2.3, дают представление о сравнительной жгучести известных в настоящее время природных ирритантов. Таблица 2.2. Значения ИДТ ирританта CS, принятые в силовых структурах разных стран Параметр, мг мин/м3 МВД РФ ВС США ВС Австрии ВС Швеции Начальная (пороговая) ИДТ — 0,1 (начало действия) 1,0 (50 %) 1 0,023 Начальная непереносимая ИДТ 5 5 5 3,6 Расчетная максимально допустимая ИДТ 5000 60 000 20 000 20 000
2.1. Средства раздражающего действия 75 Таблица 2.3. Сравнительная острота различных ирритантов Значение Ирритант 16 млн SHU Чистый капсаицин 16 млн SHU Дигидрокапсаицин (DHC, 8-метил-А-ванилилнонанамид) 9,2 млн SHU N-ванилилнонанамид (PAVA) 9,1 млн SHU Нордигидрокапсаицин (NDHC, М-ванилил-7-метилоктанамид) 8,6 млн SHU Гомокапсаицин (НС, /лронс-9-метил-А-ванилил-7-деценамид) 8,6 млн SHU Гомодигидрокапсаицин (HDHC, 9-метил-А-ванилиддеканамид) 8,0 млн SHU А-ванилилоктанамид 4,5 млн SHU А-ванилилдеканамид 3,5 млн SHU А-ванилиландеканамид 3,0 млн SHU Вещества, вызывающие ожоги кожи и образование рубцов 1,5 млн SHU Вещества, вызывающие ожоги дыхательных путей 1,0 млн SHU Верхний предел жгучести разрешенных к продаже пищевых продуктов 577 тыс. SHU Сорт перца Red Savina Habanero 500 тыс. SHU Жгучесть средств самозащиты при нелетальном воздействии на человека 350 тыс. SHU Нижний уровень эффективности средств самозащиты при не- летальном воздействии на человека 300 тыс. SHU Сорт перца Habanero 40 тыс. SHU Кайенский перец 2,5...5 тыс. SHU Соус Табаско 5 тыс. SHU Сорт перца Ancho Для некоторых видов ирритантов разработаны специальные составы, предназначенные для его длительного сохранения на местности. Такие со- ставы в распыленном виде воздействуют на человека и в момент оседания, и в течение некоторого времени после оседания, оказывая ингаляцион- ное действие аэрозолем, поднятым с поверхности при движении по ней. Важными боевыми характеристиками рассматриваемых составов являются плотность и стойкость заражения. Плотность заражения является количественной характеристикой степени заражения различных поверхностей, в том числе незащищенных кожных покровов, и вычисляется как масса ирританта, приходящаяся на единицу площади зараженной поверхности: & = m/S, где Д — плотность заражения, мг/см2; т — масса вещества, мг; S — пло- щадь зараженной поверхности, см2.
76 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия Стойкость заражения зависит от химической активности вещества и совокупности его физико-химических свойств (температуры кипения, давления насыщенного пара, летучести, в определенной мере вязкости и температуры плавления). Под стойкостью заражения, с одной стороны, понимают продолжительность нахождения веществ на местности или в ат- мосфере. С другой стороны, стойкость определяется временем сохранения ирритантами поражающего действия, которое включает продолжительность пребывания веществ на местности в неизменном виде и длительность заражения атмосферы в результате их испарения с поверхностей или по- вторного подъема облака вследствие аэродинамических возмущений. Стойкость к испарению вещества в лабораторных условиях можно оценить относительной стойкостью Q — безразмерной величиной, пока- зывающей, насколько конкретное вещество при определенной температуре воздуха испаряется быстрее или медленнее, чем вода при температуре воздуха 15 °C: 2 = А = А lMtri v2 р2 \ М2Т2 ’ (2.2) где У] — скорость испарения воды при Т\ = 15 °C; у2 — скорость испарения вещества при температуре воздуха Т2; р} — давление пара воды при Тх = = 15°С(12,7 мм рт. ст.); р2 — давление пара вещества при температуре Т2, мм рт. ст.; М и М2 — молекулярные массы воды и вещества. Из формулы (2.2) видно, что если относительная стойкость больше еди- ницы, то вещество испаряется медленнее, чем вода при 15 °C, и наоборот. Физические и химические свойства ирритантов Рассмотрим основные свойства ирритантов, влияющие на их исполь- зование в специальных средствах. Физические и химические свойства ирритантов определяют особенности их применения, способы дегазации и помощи пострадавшим от них. Важным параметром ирританта является его плотность (г/си3), ха- рактеризующая распределение ирританта в атмосфере после его выброса и скорость оседания аэрозоля. Частицы более плотных веществ оседают на поверхность земли быстрее, чем менее плотных. Растворимость ирритантов имеет большое значение при выборе ме- тодов и средств их дегазации. Растворимость — способность вещества образовывать в смеси с другими (одним или несколькими) веществами однородные системы — растворы (гомогенные смеси с дисперсным рас- пределением компонентов). Она выражается концентрацией растворенного вещества в его насыщенном растворе при заданной температуре. Коли- чественно растворимость выражают либо в процентах, либо в единицах массы или объема, отнесенных к 100 г или 100 см3 (100 мл) растворителя (г/100 г или см3/100 см3). В табл. 2.4 представлены степени раствори- мости некоторых веществ. Следует учитывать, что растворимость газов в жидкостях зависит от температуры и давления, а растворимость жидких
2.1. Средства раздражающего действия 77 и твердых веществ зависит только от температуры, при этом влиянием давления можно пренебречь. Таблица 2.4. Степени растворимости веществ Степень растворимости вещества Условное обозначение Масса растворителя, г, на 1 г растворяемого вещества Смешивается во всех отношениях 00 — Хорошо растворимо ХР 10 Растворимо р 10...30 Труднорастворимо ТР 30...100 Малорастворимо МР 100...1000 Очень труднорастворимо ОчТ 1000...10 000 Практически нерастворимо HP >10 000 Для уничтожения водорастворимых ирритантов пригодны водные растворы дегазирующих веществ. Уничтожение нерастворимых и даже труднорастворимых в воде ирритантов требует применения растворов дегазирующих веществ в органических растворителях, смешивающихся с ирритантом. Ирританты, хорошо растворимые в тех или иных органических рас- творителях или в других ирритантах, могут применяться в виде растворов для снаряжения газовых баллонов. Термически нестойкие и неустойчивые к детонации ирританты в целях перевода их в аэрозольное состояние применяют в виде растворов в низкокипящих растворителях, которые улетучиваются при распылении, а в атмосфере образуется тонкодисперс- ный аэрозоль. Давление насыщенного пара (давление пара, находящегося в равнове- сии с жидкостью или твердым телом при данной температуре) является важной физико-химической характеристикой ирританта, которая опреде- ляет летучесть, связанную с ней продолжительность действия ирританта и его стойкость на местности. От этой характеристики в значительной степени зависят средства и способы применения ирританта. Давление на- сыщенного пара каждого стабильного химического вещества определяется только температурой. При неизменной температуре Т давление насыщен- ного пара р — величина постоянная, характерная для данного вещества; измеряется в мм рт. ст. Абсолютное значение давления насыщенного пара вещества прибли- женно может быть вычислено по формуле р = -а/Т + Ь, где р — давление насыщенного пара, мм рт. ст.; Т — температура, К; а и b — индивидуальные константы для каждого вещества, которые устанавли- вают опытным путем, измеряяр} ир2 при двух достаточно различающихся температурах Т} и Тг
78 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия Под летучестью вещества понимают максимально достижимое содер- жание его паров, отнесенное к единице объема воздуха. Количественной характеристикой летучести является максимальная концентрация пара /, мг/л, т. е. максимально достижимое содержание паров вещества, отнесенное к единице объема воздуха. Она зависит от природы вещества, внешнего давления, температуры, давления насыщенного пара при этой температуре и может быть рассчитана по формуле 16Мр / RT , где М — молекулярная масса вещества, г/моль; р — давление насыщенно- го пара вещества, Па, при температуре Т, К; R — универсальная газовая постоянная. Для ирритантов, используемых не в растворах, а в виде мелкодисперс- ного порошка или твердых частиц, важными характеристиками являются температура плавления и термическая устойчивость. Температура плавления твердых ирритантов должна позволять их пере- вод в аэрозольное состояние, а также обеспечивать их хранение в различ- ных климатических районах без изменения фазового состояния. Например, если температура плавления ирританта ниже 30 °C, то в жаркое время их применение в пиротехнических составах будет затруднено ввиду возмож- ного расслоения агента и уменьшения коэффициента его использования. Термическая устойчивость ирритантов определяет выбор методов их применения. В большинстве случаев термическое разложение ирритантов приводит к образованию нетоксичных или малотоксичных продуктов, и даже при частичном разложении их токсичность снижается. Ирритан- ты, чувствительные к термическому воздействию, переводятся в пар или аэрозоль только механическим путем либо небольшими метательными зарядами. Термоустойчивые ирританты применяют в термогенераторах и пиротехнических составах, переводящих вещества в боевое состояние методом испарения или возгонки при длительном воздействии высоких температур. Например, CN отличается высокой устойчивостью к нагреву, разлагаясь в течение 15 мин при температуре 750 °C всего на 32 %. Способность ирритантов к образованию аэрозолей Современные ирританты — это твердые вещества, поэтому основным способом перевода их в боевое состояние является создание аэрозо- лей — дисперсной (коллоидной) системы, состоящей из мелких твердых или жидких частиц, взвешенных в газовой среде. Размеры частиц в аэро- золях изменяются в широких пределах — от нескольких микрометров до 10-8 м. Аэрозоли подразделяют на пыли, дымы и туманы. Пыли состоят из твердых частиц, диспергированных в газообразной среде в результате механического измельчения твердых тел или под дей- ствием аэродинамических сил на порошкообразные материалы. Обычно пыли являются полидисперсными малоустойчивыми системами и содержат
2.1. Средства раздражающего действия 79 больше крупных частиц (диаметром 10-5 м и более), чем дымы и туманы, но могут содержать и частицы субмикронных размеров. Счетная концен- трация (число частиц в 1 см3) пылей обычно мала по сравнению с дымами и туманами. Пыли относят к грубодисперсным аэрозолям; они обычно состоят из частиц неправильной, иногда отчетливо кристаллической фор- мы. Это сильно осложняет исследование пылей, поскольку их свойства в значительной степени зависят от коэффициентов (факторов) формы, что затрудняет их анализ по сравнению с аэрозолями со сферическими частицами. Даже если аэрозоль первоначально состоит из сферических твердых частиц, со временем в процессе коагуляции в нем образуются более крупные конгломераты неправильной формы. Сферические частицы в процессе всей жизни аэрозоля наблюдаются только в туманах. К дымам причисляется весьма разнообразная группа аэрозолей, важным признаком которых является способ их образования: перегонка, горение, возгонка и конденсация паров, химические и фотохимические реакции. Другим важным критерием является размер частиц, который для дымов лежит в пределах от 0,1 до 5 мкм. Частицы дыма не имеют правильной геометрической формы и нередко состоят из хлопьевидных образований довольно рыхлой структуры, поэтому плотность дымовых частиц гораздо меньше плотности твердого вещества, из которого они состоят. Туманы состоят из капель жидкости, образующихся при конденсации пара или распыленной жидкости. При этом в каплях могут содержаться растворенные вещества или твердые частицы. Характерным признаком, отличающим туманы от дымов, является размер частиц. Туманы состоят из сравнительно крупных капель диаметром до 10 мкм и более, счетная концентрация которых обычно невелика. Существует несколько способов получения аэрозолей, основными из которых являются дисперсионный и конденсационный. Дисперсионный способ заключается в механическом измельчении и распылении жидкостей или твердых тел и их растворов из различных выливных, струйных и распыляющих аппаратов. Более грубое измельче- ние происходит под действием зарядов взрывчатых веществ. Во всех этих случаях диспергирование приводит к образованию сравнительно грубо- дисперсных аэрозолей. Более тонкодисперсные аэрозоли получают конденсационным способом путем быстрого испарения вещества с использованием различных нагре- вающих устройств (термогенераторов) или при горении пиротехнических составов. Пар высокой концентрации попадает в воздух, охлаждается за счет взаимодействия с ним и быстро расширяется до момента пересыщения и начала конденсации с образованием аэрозоля из жидких или твердых частиц. Известен также реакционный способ образования аэрозолей, состоящий в нагреве или горении некоторых химических соединений, называемых га- зогенераторами, и выделении при этом большого количества горячего газа, например азота, который нагревает, дробит и распыляет вещество агента.
80 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия Нередко аэрозоли образуются одновременно несколькими способами, например дисперсионным и конденсационным. Такая ситуация имеет место, в частности, при распылении ирритантов с помощью взрыва. На- пример, при разрыве снарядов с твердым веществом CS одна часть ирри- танта благодаря дробящему действию разрывного заряда диспергируется с образованием дыма, другая, будучи нагрета до высокой температуры, превращается в пар, который попадает в сравнительно холодную атмосферу и конденсируется в виде твердых частиц. Основными характеристиками аэрозолей являются их дисперсность и концентрация. Ирританты могут использоваться в виде тонкодисперсных неоседа- ющих аэрозолей, а также грубодисперсных неоседающих аэрозолей и капель. Второй вариант использования ирритантов менее эффективен по сравнению с первым. Ниже в качестве примера приведены диаметры частиц некоторых веществ, мкм [7]: Тонкодисперсные неоседающие аэрозоли ирритантов........... 10‘2...10 Грубодисперсные неоседающие аэрозоли ирритантов........... 10...100 Капли ирритантов.......................................... 100...500 Табачный дым.......................................... 10“2...10-1 Мучная пыль...............................................2 Частицы атмосферного тумана ..............................35... 140 Грубодисперсные неоседающие аэрозоли в спокойной атмосфере оседают с небольшой постоянной скоростью, определяемой формулой Стокса, а капли оседают с возрастающей скоростью. Дисперсность аэрозоля влияет на глубину его проникновения в дыха- тельные пути. Частицы размером от 5 до 20 мкм задерживаются в верхних дыхательных путях, в то время как частицы диаметром от 1 до 5 мкм до- стигают легких. Еще более мелкие частицы (размером 0,1...0,6 мкм) почти не задерживаются в дыхательных путях и выводятся из организма вместе с выдыхаемым воздухом. Скорость оседания аэрозоля на землю зависит в основном от раз- меров частиц, их плотности и степени однородности аэрозоля. Вещества с высокой плотностью в виде грубодисперсного аэрозоля оседают быстрее, чем тонкодисперсные частицы веществ с небольшой плотностью. Так, частицы аэрозоля диаметром 1 мкм, имеющие массу 5,2-Ю-7 мг, оседают на землю при температуре 20 °C и атмосферном давлении 760 мм рт. ст. со скоростью 0,21 см/мин, частицы диаметром 10 мкм — со скоростью 18 см/мин, а частицы диаметром 100 мкм — со скоростью 1,5 м/мин [8]. Частицы тонкодисперсного аэрозоля при свободном падении быстро достигают постоянной скорости, при которой аэродинамическое сопро- тивление, действующее на частицу, становится равным ее весу. Если размер частицы сравним со средней длиной свободного пробега молекул газа, то воздействие этих молекул приводит к случайному движению частицы, которое накладывается на ее движение под действием сил гравитации. При коротком времени наблюдения и очень малых размерах частицы ее
2.1. Средства раздражающего действия 81 падение полностью скрывается броуновским движением. При описании скорости падения частицы в простейшем случае можно рассматривать процесс оседания жесткой сферической частицы в газе без учета влияния других частиц и стенок сосуда. Если частица велика по сравнению с длиной свободного пробега молекул газа, то для определения силы сопротивле- ния движению шарообразной частицы в ламинарном потоке применима аналитическая формула Стокса: Лопр = 3 лт| dv, где г| — коэффициент динамической вязкости среды (для воздуха ц - - 1,882-10-4 г/см-с); d — диаметр частицы, м. Рассматривая силы, действующие на частицу, можно получить вы- ражение для скорости ее падения в виде gJ2(p-Pi) 18ц ’ (2.3) где р — плотность частицы; р] — плотность среды; g — ускорение силы тяжести. Если размер частиц сравним с длиной свободного пробега молекул газа, то среду нельзя рассматривать как непрерывную и в приведенное выражение необходимо вводить поправки Канингема. Тогда выраже- ние (2.3) примет вид v = f 1 + 2^W2(P~Pi) t d J 18ц ’ где 1 — средняя длина свободного пробега газовых молекул; А — коэф- фициент, приближенно равный единице. Для частиц аэрозоля крупнее 20 мкм эта поправка незначительна. Помимо оседания частиц на устойчивость аэрозоля влияют также про- цессы их укрупнения (коагуляции): мелкие частицы, сталкиваясь в воздухе, соединяются друг с другом и с течением времени первоначально тонкоди- сперсный аэрозоль становится все более грубодисперсным и теряет свою стабильность. На процесс коагуляции оказывают влияние адсорбционная способность частиц (свойство частиц притягивать и удерживать на своей поверхности газовые молекулы среды) и электрические свойства частиц. Одноименный заряд и хорошая адсорбционная способность частиц за- трудняют процесс коагуляции. В реальных условиях при наличии воздушных потоков и влажности воздуха устойчивость аэрозоля в большей мере определяется поведением атмосферы, чем процессами укрупнения и оседания частиц: образовав- шееся облако аэрозоля подхватывается воздушным потоком и движется вместе с ним, постепенно увеличиваясь в объеме. При этом массовая концентрация аэрозоля постепенно снижается и происходит рассеивание облака в атмосфере.
82 Глава 2. Оружие нелеталъного химического и физико-химического действия Характеристики основных ирритантов На рис. 2.4 представлены структурные формулы основных ирритантов, а также веществ, обладающих сходным с ними действием [9]. Рис. 2.4. Структура молекул основных ирритантов: 1 - СА; 2 - PS; 3 - DM; 4 - DA; 5 - CN; 6 - CS; 7 - CR; 8 - ОС (капсаицин); 9 - CH; 10 - PAVA; 11 - МПК Хлорацетофенон. Другие названия и обозначения: CN (США), САР (Ве- ликобритания), O-Salz (Германия), Grandite (Франция), «Черемуха» (СССР). Это вещество синтезировано немецким ученым К. Гребе в 1871 г. пу- тем пропускания хлора через кипящий толуол. В конце 1920-х гг. Grandite впервые было применено Францией для подавления гражданских беспо- рядков в колониях и через несколько лет уже широко использовался по- лицией практически всех развитых стран. В годы Второй мировой войны
2.1. Средства раздражающего действия 83 были разработаны микропорошковые формы хлорацетофенона, обладав- шие большей эффективностью и устойчивостью на местности. В середине 1960-х гг. на вооружение полиции США поступил ирритант Масе — ре- цептура на основе раствора хлорацетофенона в керосине. Хлорацетофенон представляет собой белые кристаллы с запахом черему- хи или цветущих яблонь. Технический продукт имеет окраску от соломенно- желтой до серой. Хлорацетофенон практически не реагирует с водой, может перегоняться с водяным паром без заметного разложения. Хлорацетофенон термически устойчив, плавится и перегоняется при атмосферном давлении без разложения. Основная форма его боевого применения — аэрозоль. Ве- щество устойчиво к детонации и в расплаве смешивается с взрывчатыми составами. Эти свойства позволяют переводить CN в аэрозольное состоя- ние термической возгонкой из пиротехнических смесей и даже из сплавов с взрывчатыми веществами. CN обладает ярко выраженным лакриматорным (слезоточивым) дей- ствием, вызывая слезотечение и резкую боль, может вызывать ожог и по- мутнение роговицы, ослабление зрения. При воздействии на дыхательные пути CN вызывает пощипывание в носу, легкое жжение в горле, при более высоких концентрациях — выделения из носа, жжение в горле, возможны затрудненное дыхание, кашель. При воздействии на кожу CN оказывает раздражающее действие, напоминающее ожог с образованием волдырей, при этом вещество сильнее воздействует на влажную кожу. Начало действия фиксируется через 0,5...2 мин после контакта, продолжительность действия составляет 5...30 мин, симптомы воздействия исчезают через 1...2 ч. Нахож- дение в облаке CN более 5 мин считается опасным для жизни. Аналогами хлорацетофенона являются фтор-, бром- и йодацетофенон, а также большое количество различных алкил-, арил- и гетероциклических хлорметилкетонов. В 1928 г. в США выдан патент на использование йод- и бромхлорацетофенона в слезоточивых гранатах. В США разработаны различные жидкие рецептуры CN для военных и тренировочных целей: CNC (30 % CN, 70 % хлороформа) — жидкость, вызывающая помимо сильного слезотечения и раздражения дыхательных путей сильное жжение при попадании на кожу. Для CNC начальная ИДТ 80 мг-мин/м3, неперено- симая — 11 000 мг-мин/м3; CNB (10 % CN, 45 % СС14, 45 % бензола) — состав, пришедший в 1920 г. на смену CNC, аналогичный ему по слезоточивому действию, но содержащий в 3 раза меньше хлорацетофенона, что делает его безопас- нее для применения в тренировочных целях. Для CNB начальная ИДТ 80 мг-мин/м3, непереносимая — < 11 000 мг-мин/м3; CNS (23 % CN, 38,4 % хлорпикрина, 38,4 % хлороформа) — состав, в котором раздражающий эффект CN сочетается с токсическим действием хлорпикрина. Вызывает тошноту, рвоту, кишечные колики и в тяжелых случаях поражение легких. Снят с вооружения армии США в 1957 г. Для CNS начальная ИДТ 60 мг-мин/м3, непереносимая — 11 400 мг-мин/м3.
84 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия Для защиты от аэрозоля CN достаточно использования противогаза, а для его дегазации применяют подогретые водно-спиртовые растворы сульфида натрия. Бромбензилцианид. Другие названия и условные обозначения: СА, ВВС (США), Camite (Франция). Является одним из первых слезоточивых веществ, получивших широкое распространение. Бромбензилцианид — бесцветные (или от беловато-желтых до бледно- розовых) кристаллы с запахом гниющих фруктов. Технический продукт представляет собой коричневую маслянистую жидкость. Бромбензилци- анид плохо растворим в воде и органических растворителях, соединение химически очень устойчиво, разрушается при нагреве до 120... 140 °C или при контакте с металлами, которые при этом подвергаются значительной коррозии. Бромбензилцианид малолетуч, поэтому его следы долго сохра- няются на одежде, оборудовании и различных поверхностях. Действие СА: ощущение жжения на слизистых, слезоотделение и головная боль. По сравнению со слизистыми оболочками кожные покровы поражаются в меньшей степени. Расчетная доза LC50 для чело- века 11 095 мг мин/м3. Особенность СА — отсутствие действия на живот- ных (собак, лошадей и др.). СА — наиболее распространенный лакриматор времен Первой мировой войны, более полувека стоял на вооружении многих стран, применялся армией США в борьбе с вьетнамскими партизанами. Вследствие низкой термической стабильности СА не может быть ис- пользован в виде аэрозоля, что существенно ограничивает его применение в современных условиях. Данный ирритант используют в виде техниче- ского продукта (жидкости) или в виде раствора с другими ирритантами. На текущий момент СА вытеснен из арсеналов армии и сил правопорядка более эффективными современными реагентами. Трихлорнитрометан. Другие названия и условные обозначения: хлор- пикрин, PS (США), Klop (Германия). Вещество впервые было получено в 1848 г. Дж. Стенгаузом (Велико- британия), который и дал ему укоренившееся название «хлорпикрин». Вещество представляет собой бесцветную, сильно преломляющую свет жидкость с характерным резким запахом, которая под действием света постепенно желтеет, а затем приобретает желто-зеленую окраску. С боль- шинством органических растворителей хлорпикрин смешивается в любых соотношениях. Хлорпикрин вызывает раздражение слизистых оболочек глаз и верхних дыхательных путей в концентрации 0,01 мг/л (в некоторых случаях начи- ная с 0,002 мг/л). Раздражение проявляется в виде жжения, рези и боли в глазах, смыкании век, слезотечения и мучительного кашля. Концентрация 0,05 мг/л является непереносимой и вызывает, кроме приведенных призна- ков, реакции рефлекторного характера в виде тошноты и рвоты. Ингаляци- онная доза токсичности хлорпикрина составляет 1С50 = 0,2 мг мин/л. При дальнейшем увеличении концентрации вещества развивается быстро нарас- тающий отек легких, а также происходят множественные кровоизлияния
2.1. Средства раздражающего действия 85 во внутренние органы и в сердечную мышцу. При ингаляции хлорпикрина ZC50 = 20 мг мин/л. Надежной защитой от хлорпикрина служит противогаз. Для дегазации пригодны водно-спиртовые или водные (с добавкой поверхностно-актив- ных веществ) растворы сульфида натрия. В отдельных случаях хлорпикрин может быть удален из помещений проветриванием. При нагреве хлорпикрин разлагается с образованием фосгена. В связи с этим в настоящее время в боевых ситуациях он не используется. Дигидрофенарсазинхлорид. Другие названия и условные обозначения: DM, Адамсит (США), Азин (Германия). Согласно принятой в армии США классификации, Адамсит относится к рвотным агентам вместе с веществами DA и DC [2]. Однако у этих веществ рвотное действие не является основным. Так, в экспериментах с 46 добровольцами Адамсит в концентрации от 4,6 до 144 мг мин/м3 вызывал рвоту только у 3-4 человек. Условно DM можно отнести к группе стернитов, поскольку вещество вызывает сильное раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей через 5... 10 мин после вдыхания аэрозоля. Действует DM исключи- тельно через органы дыхания. Азин впервые был получен в 1913 г. фирмой Bayer AG (Германия). В 1918 г. этот состав в качестве отравляющего вещества был предложен Р. Адамсом (США), вследствие чего и получил название «Адамсит». В период между Первой и Второй мировыми войнами DM и другие про- изводные фенарсазина исследовались во многих странах, DM широко применялся армией США во время войны во Вьетнаме. Химически чистый дигидрофенарсазинхлорид представляет собой желтые игольчатые кристаллы без запаха. Техническое вещество в зави- симости от качества окрашено в зеленый цвет различной интенсивности. Дигидрофенарсазинхлорид практически нерастворим в воде, плохо рас- творяется при комнатной температуре в спиртах, ароматических углеводо- родах, тетрахлорметане, однако его растворимость возрастает при нагреве. Хорошо растворим в ацетоне. DM обладает способностью к возгонке с образованием при этом до- статочно стабильного дыма. Вещество устойчиво к детонации и нагреву. При температуре выше 320 °C изменяется только окраска вещества, по- степенно переходя от зеленой к темно-коричневой, при этом разложения вещества при кратковременном термическом воздействии не наблюдается. Надежной защитой от DM служит противогаз. Для разложения DM пригодны любые окислители в виде раствора. В настоящее время DM в специальных средствах нелегального дей- ствия не применяется. Арсины раздражающего действия. Названия и условные обозначения: дифенилхлорарсин, DA (США), Clark I (Германия), а также дифенилциан- арсин, DC (США), Clark II (Германия). По классификации отравляющих веществ боевого назначения арсины относятся к рвотным веществам, однако также обладают ярко выраженным стернитным действием.
86 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия Чистые DA и DC — бесцветные кристаллические вещества. DC имеет выраженный запах чеснока или горького миндаля. Технические про- дукты имеют вид окрашенных от серого до темно-бурого цвета твердых веществ или вязких жидкостей. Арсины плохо растворимы в воде, но хо- рошо растворимы в органических растворителях (этанол, бензол). Оксид дифенил-арсина, образующийся при взаимодействии DA и DC с водой, по раздражающему действию не уступает исходным веществам, поэтому дегазация с помощью воды неэффективна. DA и DC характеризуются замедленным действием. Кроме того, си- стемные эффекты воздействия (рвота, понос, спазмы кишечника, головная боль вследствие раздражения придаточных пазух) сохраняются несколько часов после отравления. Эти вещества также вызывают жжение в носу и горле, кашель, чихание, выделение слизи из носа, жжение глаз и слезоте- чение (более слабое, чем от других ирритантов). В отличие от DM арсины при контакте с кожей вызывают эритемы (покраснение кожи, вызванное расширением капилляров) и опухоли. Первые признаки поражения кожи (покраснение) наблюдаются при плотности заражения 0,05 мг/см2. Вторичные эффекты: при воздействии высоких концентраций вещества или в условиях замкнутого пространства возможны образование волдырей на коже, некроз роговицы, отек легких, неврологические расстройства (неустойчивая походка, нарушение чувствительности), загрудинные боли, астмоподобное состояние. DA и DC термически относительно неустойчивы, однако применяются в боеприпасах взрывного типа. Более стабильным является DA: при на- греве до температуры 600 °C за 15 мин разлагается 22 %, а при нагреве до температуры 750 °C — 48 % вещества. Для защиты от DA и DC необходимо использовать противогаз и сред- ства защиты кожи. Дегазация обеспечивается обработкой поверхностей окислителями или веществами окислительно-хлорирующего действия. Арсины применяли в качестве боевых отравляющих веществ во вре- мя Первой и Второй мировых войн. На текущий момент DA и DC (как и DM) запрещены для использования гражданскими лицами и полицией. Хлорбензальмалонодинитрил. Другие названия и обозначения: CS (США), ОСВМ, СВ (Франция), «Сирень» (СССР). CS представляет собой твердое вещество бледно-желтого цвета с рез- ким перцовым запахом. Вещество труднорастворимо в воде, однако легко растворяется в водном растворе сульфита натрия. Среди органических веществ хорошими растворителями являются бензол, хлороформ, ацетон, лиоксан. Несколько хуже CS растворяется в спиртах и эфирах. Химическая устойчивость и плохая растворимость в воде делают дегазацию после при- менения CS довольно сложной задачей. CS — наиболее известный и изученный ирритант. Разработан в 1928 г., а в 1959 г. принят в армии США как стандартный реагент для воздействия на толпу. Впервые CS применен в 1956 г. на Кипре, а затем широко при- менялся во время войны во Вьетнаме. Так, 8 мая 1966 г. войсками США была предпринята самая массированная газовая атака. В этот день над
2.1. Средства раздражающего действия 87 джунглями, поблизости от границы с Камбоджей, было рассеяно 12 т CS, а всего с 1964 по 1969 г. ВВС США распылили над территорией Вьетнама около 7000 т CS и его тактических смесей — CS-1 и CS-2. В ноябре 1979 г. в Мекке (Саудовская Аравия) группа экстремистов-фундаменталистов захватила в заложники свыше 6000 паломников. После нескольких не- удачных попыток освободить заложников была предпринята операция, которой руководили французские коммандос, помимо стрелкового оружия и взрывчатки применившие CS. Использование ирританта стало решаю- щим фактором и после четырехчасового боя сопротивление террористов было сломлено. В ходе операции было израсходовано около 2 т CS. Аэрозоль CS оказывает сильное раздражающее действие на слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей, которое проявляется в виде обильного слезотечения, жжения в области носоглотки, блефароспазма, приводящего к непроизвольному спазму век, и загрудинных болей. При попадании CS на кожу возникают жгучая боль и покраснение. Потная кожа, высокая температура и влажность воздуха усиливают раздра- жающее действие CS. Попытки смыть ирритант водой также усиливают боль. Зачастую поражение данным ирритантом сопровождается носовыми кровотечениями и конъюнктивитом. При выходе из зараженной зоны раз- дражение слизистых оболочек проходит через 5... 15 мин, интенсивность конъюнктивита начинает снижаться через 25...30 мин, а эритемы кожи продолжают сохраняться в течение 1...2 ч. Рецептуры или тактические смеси на основе CS, разработанные в США, предназначены для создания стойкого аэрозоля методом взрыв- ного распыления. Наиболее известны тактические смеси CS-1 и CS-2. Для их создания твердый ирритант измельчается до размера частиц 5... 10 мкм и переме- шивается с коллоидным диоксидом кремния (аэрогелем), частицы ко- торого почти на два порядка меньше — 10...50 нм. Аэрогели относят к классу мезопористых материалов, в которых полости занимают не менее 50 % объема (как правило, до 90...99 %), а плотность составляет от 1 до 150 кг/м3. По структуре аэрогели представляют собой древовидные сети из объединенных в кластеры наночастиц размером 2...5 нм и пор диаметром до 100 нм. Таким образом, частица CS оказывается частично или полно- стью покрытой защитным слоем. Рецептуры CS-1 и CS-2 содержат около 5 % аэрогеля и представляют собой мелкодисперсный порошок, напоминающий тальк. Порошок легко переносится ветром, а его эффективность на местности сохраняется от 7 (CS-1) до 30 (CS-2) дней [10]. Рецептура CS-1 — мелкодисперсный порошок (95 % CS и 5 % аэрогеля на основе диоксида кремния SiO2), созданная для усиления и увеличения длительности эффекта CS. Рецептура CS-2 — это смесь CS-1, обработанная водоотталкивающим силиконом, благодаря чему она приобретает повышенную сыпучесть, устойчивость к атмосферным воздействиям и способность продолжитель- ное время находиться в приземном слое атмосферы.
88 Глава 2. Оружие нелеталъного химического и физико-химического действия Смесь CSX (1%-ный раствор CS в триоктилфосфате) разработана для рассеивания в жидком или сухом виде. Эффект этой смеси не отличается от действия CS. Применяется химической службой армии США в качестве имитационно-тренировочного отравляющего вещества. CS и тактические смеси на его основе используют в виде аэрозоля в боеприпасах взрывного действия и диспергирующих устройствах, а также в виде пиротехнических смесей, содержащих 40...50 % действующего агента. Для защиты от CS применяют противогаз. При жаркой погоде не- обходимы средства защиты кожи. Уничтожают CS кипячением в водно- спиртовых растворах щелочей. В последние годы CS вытесняется более безопасными агентами ОС и PAVA. Морфолид пеларгоновой кислоты (МПК) — синтетический аналог капсаицина со сходным действием. Ирритант синтезирован в 1954 г. из морфолина и хлорангидрида пеларгоновой кислоты. МПК — маслянистая прозрачная жидкость с желтоватым оттенком, имеющая молярную массу 227,31, температуру кипения 310...315 °C, ле- тучесть при температуре 20 °C — 27 мг/м3, при 35 °C — 43 мг/м3. МПК нерастворим в воде, но растворяется в полярных органических раство- рителях (ацетоне, пропаноле, диметилформамиде, бензоле, спиртах), жирах (подсолнечном, касторовом и других маслах), стоек к гидролизу, окислению, фотодеструкции. Наиболее выраженное действие МПК — раздражение верхних дыха- тельных путей, в меньшей степени — слезоточивое действие. При вдыхании ирритант вызывает кашель, ощущение жжения в носоглотке, выделение слизи из носа, раздражение глаз, слезотечение, тошноту, потливость, воз- можна рвота. По слезоточивому действию МПК в 4...5 раз превосходит CN, а по раздражающему действию сравним с DM [9]. Лечения поражений МПК обычно не требуется, симптомы проходят после 10... 15 мин пребывания на свежем воздухе. В тяжелых случаях ле- чение проводят по той же схеме, что и при поражении ОС. МПК характеризуется высокой безопасностью действия, но довольно низкой эффективностью. Реальное применение вещество нашло в смесях с ирритантами CR или CS в максимально разрешенных дозах. Например, в аэрозольном баллончике «Резеда», предназначенном для правоохрани- тельных органов РФ, используется комбинация CS и МПК, оказывающая не только слезоточивый и раздражающий эффект, но и вызывающая спазмы органов дыхания на 15...30 мин. Дибензоксазепин. Другое название состава — CR. Ирритант впервые получили швейцарские химики Р. Хиггинботт и Г. Сушицкий в 1962 г. Дибензоксазепин представляет собой желтый поро- шок, хорошо растворимый в жирах и органических растворителях, плохо растворим в воде. Дибензоксазепин устойчив к нагреву и детонации, по- этому может использоваться для возгонки пиротехническими или взрывча- тыми средствами. Способность дибензоксазепина окисляться хлорамином, гипохлоритом натрия или перекисью водорода до нетоксичных продуктов используется для его дегазации.
2.1. Средства раздражающего действия 89 CR принят на вооружение полиции и армии Великобритании, а в 1974 г. — армии США. Он частично заменил ирритант CS, у которого были обнаружены тератогенные свойства (возникновение пороков эм- брионального развития и уродств вследствие длительного воздействия на организм). Данный ирритант под названием NGT состоит на вооружении армии ЮАР, где разработаны три рецептуры на основе CR: быстродей- ствующая, замедленного действия и модификация с менее выраженным раздражающим эффектом, но вызывающая тошноту. Помимо выраженного раздражающего действия на глаза и верхние дыхательные пути CR избирательно воздействует на болевые рецепторы, а при контакте со слизистыми оболочками глаз вызывает обильное слезоте- чение, резь в глазах, боль и спазм круговой мышцы глаза (блефароспазм). CR применяется в виде тонкодисперсного аэрозоля в чистом виде, а также в виде пиротехнических смесей или растворов. В США использу- ется 0,1%-ный раствор CR в 80%-ном водном растворе пропиленгликоля. Раствор распыляется в капельном виде или в виде аэрозоля. Эффективность действия CR на местности сохраняется в течение 60 дней за счет низкой растворимости в воде (ниже, чем у CS-2) и высокой устойчивости на поверхностях. Капсаицин — Oleoresin Capsicum (ОС) — экстракт жгучих сортов крас- ного перца — раздражающее вещество естественного происхождения. Олеорезины (маслосмолы) — растительные экстракты, содержащие как летучие компоненты (эфирные масла), так и нелетучие (смолы и жирные кислоты). Действующим веществом красного перца, вызывающим раз- дражение слизистых оболочек и кожи, является алкалоид ванилиламид 8-метил-6-ноненовой кислоты, называемый капсаицином. Чистый капсаицин представляет собой бесцветное кристаллическое вещество со жгучим вкусом, практически нерастворимое в воде, но раство- римое в спиртах, эфирах и хлороформе. При смешивании с эмульгаторами (масло, вода) капсаицин может распыляться с помощью специальных устройств. Капсаицин вызывает сильное раздражение носоглотки и кожи. При вдыхании он вызывает мучительный кашель и боли в груди, частое и по- верхностное дыхание, сильное жжение в носу и выделение слизи, при попадании в глаза — сильную боль и слезотечение. Также у пострадавших может развиться спазм бронхов. Действие капсаицина на слизистые и кожу напоминает несильный ожог. Симптомы постепенно нарастают в течение 1 мин и при отравлении средней тяжести исчезают через 15...45 мин. Действие ирританта при попадании в глаза начинается через 5...20 с, при попадании на слизистую — через 1 мин, при попадании на кожу — через 5 мин. Аэрозоль ОС раздражает дыхательные пути при первом же вдохе. ОС эффективен против собак и людей со сниженным болевым порогом (находящихся в состоянии алкогольного или наркотического опьянения, психически нездоровых или в состоянии аффекта). Лечение поражений ОС обычно не требуется. Если явления пораже- ния глаз, дыхательных путей и кожи не исчезают в течение нескольких
90 Глава 2. Оружие нелеталъного химического и физико-химического действия часов или протекают по типу аллергической реакции, может возникнуть необходимость в симптоматическом лечении. Для удаления ОС с кожи используют спирт — этиловый, метиловый, изопропиловый и др. Указанные особенности вещества, в том числе низкая температура плавления, ограничивают спектр приспособлений для его распыления газовыми баллонами и другими устройствами, не требующими нагрева реагента до высоких температур. Ванилиламид пеларгоновой кислоты. Другие названия и обозначения: PAVA, Nonivamide, Capsaicin II, PV, VN. Ванилиламид пеларгоновой кислоты представляет собой твердое ве- щество с характерным запахом, температурой плавления 54...56 °C, тем- пературой кипения 200...210 °C (при 0,05 мм рт. ст.), растворимое в воде, этаноле, метилхлориде. Вещество представляет собой капсаициноид, менее едкий, чем капса- ицин. PAVA зачастую называют синтетическим капсаицином, однако он относится к природным соединениям, так как в незначительных количе- ствах обнаружен в стручковом перце. Впервые капсаициноид синтезирован в 1919 г. Как ирритант PAVA используется в качестве более безопасной альтернативы ОС. Основным преимуществом PAVA перед ОС является отсутствие балластных веществ, что позволяет точнее определять токси- ческую дозу вещества и легче предсказать реакцию на его применение. Многосторонние медицинские испытания, проведенные, главным образом, в Великобритании, подтвердили эффективность и безопасность PAVA, по- сле чего он принят на вооружение полицией Великобритании, Германии, Швейцарии, Бельгии и Нидерландов. В России данный ирритант прак- тически неизвестен, так как его применение в качестве раздражающего вещества пока не одобрено Минздравом России. При вдыхании аэрозоля PAVA с концентрацией более 5 % возникают кашель и боли в груди, частое и поверхностное дыхание, сильное жжение в носу и выделение слизи. Действие на слизистые и кожу напоминает не- сильный ожог. Основное действие ирритант оказывает на глаза, что вы- ражается сильной болью и слезотечением. Как ирритант PAVA сильнее, чем CS, но уступает по раздражающему действию CR [11]. 1-метокси-1,3,5-циклогептатриен (СН, СНТ, GG) — бесцветная жид- кость, разрушающаяся под действием света и кислорода воздуха, хорошо растворяющаяся в большинстве органических растворителей. Главными недостатками СН являются его химическая нестабильность и достаточно сложный и дорогостоящий процесс производства, не позволяющий полу- чить чистый продукт. СН не обладает мутагенным и канцерогенным действием, не влияет на внутренние органы и кроветворную систему, не вызывает долговремен- ного поражения глаз и дыхательных путей. При воздействии на кожу как в виде жидкости, так и паров СН вызывает сильную боль и покраснение, напоминающие ожог I—II степени. Раздражает глаза и дыхательные пути слабее, чем другие ирританты.
Таблица 2.5. Физико-химические характеристики ирритантов Показатель Обозначение ирританта CN СА PS DM DA DC CS МПК CR ОС PAVA сн Агрегатное состояние при нормальных условиях Твердое Жид- кое Твердое Жид- кое Растворимость в воде, % 0,1 0,1 0,16 HP 0,2 0,2 0,01 HP 0,008 HP МР ХР Температура кипения, °C 245...247 242...247 113 410 (с час- тичным разложе- нием) 333 346 315 310...315 (120...130 при 0,5 мм рт. ст.) 339 210...220 200...210 при 0,5 мм рт. ст. 117 Температура плавления, °C 58...59 25,4 -69,2 195 44 31,5 95 Н/д 72 65 54...56 79,5 Давление на- сыщенного пара при Т= 20 °C, мм рт. ст. 13-10-3 1,2-10-2 18,31 210-13 5-10м 210^ 9,75-Ю-6 Н/д Н/д Н/д Н/д Н/д Максимальная концентрация паров при Т= 20 °C, мг/л 0,11 0,13 184 2 10-5 6810"5 15-Ю-5 12 10-5 0,027 0,0012 Н/д Н/д Н/д Плотность при Т= 20 °C, г/см3 1,321 1,516 1,648 (1,658) 1,648 1,422 1,452 1,04 0,95 1,0 Н/д Н/д Н/д Примечание. Н/д — нет данных.
Таблица 2.6. Сравнительная эффективность современных ирритантов Вещество Продолжи- тельность эффекта, мин Начальная концентрация, мг-мин/л Непереносимая концентрация, мг-мин/л /С50, мг-мин/л ZC50, мг-мин/л Хлорацетофенон (CN) 25...40 0,0003...0,0015 0,002...0,01 (0,005...1,015) 0,08 (0,02-0,05) 10...11 (8,5-14) 137 Бромбензилцианид (СА) Н/д 0,00015 0,0008 Н/д 3,5 Н/д Трихлорнитрометан (PS) Н/д 0,002 0,05 0,2 20 100 Дигидрофенарсазин - хлорид (DM) Н/д 0,0001...0,00038 0,002...0,005 0,02 15 для длительных экспозиций (30 — для коротких) Н/д Дифенилхлорарсин (DA) Н/д 0,0001...0,0005 0,0012 0,015 15 1000 Дифенилцианарсин (DC) Н/д 0,00001...0,0001 0,0005...0,001 0,025 10 400 Хлорбензальмалоноди- нитрил (CS) 5...10 0,00005-0,0001 0,005 (0,001...0,002) 0,02 (0,001-0,005) 61 — аэрозоль из пиротехнической смеси (25...43) 3050 Морфолид пеларгоновой кислоты (МПК) 10...15 0,0003 Н/д Н/д ~30 Н/д Дибензоксазепин (CR) 2...5 0,0000025...0,0002 0,00015...0,003 0,0007-0,005 25...350 70000 Капсаицин (ОС) 15...45 0,00004 0,001-0,004 Н/д Н/д Н/д 1-метокси-1,3,5- циклогептатриен (СН) 30 Н/д 0,025 0,02 -60 -3000
2.1. Средства раздражающего действия 93 Одежда и противогаз не защищают от действия СН. Через 15 мин пре- бывания в зоне поражения при концентрация СН 100 мг/м3 испытуемые ощущали сильное жжение под мышками, в паху и на потных участках тела. Через 20 мин боль становилась невыносимой, и им приходилось спешно покидать зараженный участок. На свежем воздухе действие СН прекращалось через 20 мин, а через 1 ч исчезало и покраснение кожи [12]. В табл. 2.5 и 2.6 представлены основные физико-химические характе- ристики ирритантов и сравнительная эффективность их действия. Боеприпасы раздражающего действия, оснащенные ирритантами При определении эффективности использования ирритантов кроме физико-химических характеристик самого вещества важную роль игра- ют технические особенности носителей для доставки вещества к месту применения (распыления). В настоящее время для этого используются следующие типы специальных средств и боеприпасов: распылители карманного типа (дальность действия 1,5...3 м), называ- емые также газовыми баллончиками; распылители высокого давления (дальность действия 10... 15 м); ранцевые распылители (дальность действия 10...40 м); генераторы носимого типа, возимые и самодвижущиеся; пистолетные и револьверные патроны; ручные гранаты; выстрелы к карабинам 12 клб; выстрелы к гранатометам 30...40 клб; гранаты, предназначенные для метания из специальных насадок на штатное стрелковое оружие; другие штатные боеприпасы. Одной из важнейших характеристик действия боеприпасов, снаря- женных ирритантами, является коэффициент использования ирританта (КИИ), определяемый по формуле КИИ = ^100%, тс где тв — масса выхода ирританта; тс — масса снаряжения боеприпаса. Основное влияние на КИИ оказывает способ перевода ирританта в боевое состояние. При проектировании средств доставки ирритантов выделяют следующие способы: энергией взрыва центрального разрывного заряда; энергией выстрела: с выбросом порошка (среднемассовый диаметр частиц аэрозоля ирританта 20...70 мкм, КИИ < 90 %); с выбросом жидкости (среднемассовый диаметр частиц ирританта 100...400 мкм, КИИ < 20 %); термическим диспергированием (среднемассовый диаметр частиц ирританта 0,05...2 мкм, КИИ < 25 %).
94 Глава 2. Оружие нелеталъного химического и физико-химического действия В табл. 2.7 приведены основные боевые характеристики различных боевых состояний ирритантов. Среднее время оседания рассчитано в соответствии с работой [8]. Следует принимать во внимание, что приве- денные результаты относятся к состоянию спокойного воздуха. Наличие турбулентности и конвекционных потоков в наибольшей степени влияет на мелкие частицы. Кроме того, необходимо также учитывать испаре- ние, что значительно отражается на скорости оседания мелких частиц. Приведенные данные показывают, что в условиях закрытых помещений свое действие в течение длительного времени сохраняют только высоко- дисперсные аэрозоли. Таблица 2.7. Виды боевого состояния ирритантов Боевое состояние Размер частиц, мкм КИИ, % Скорость оседания, м/мин Среднее время оседания, мин Воздействие Туман 100...400 <20 > 1,5 < 1 Кожные покровы Порошок (пыль) 20...70 <90 0Д5...1 1...2 Кожные покровы и слизистая Дым 0,05...2 <25 0,0008 100 Слизистая Распылители Принцип действия распылителей различного типа — это выброс раствора или порошка ирританта через сопло под давлением либо фор- мирование струи воздуха нагнетателем и последующее впрыскивание в нее раствора ирританта. Жидкость, выброшенная из распылителя, об- разует струю, которая разбивается на мелкие капли за счет нарастания возмущений в турбулентном потоке и сил поверхностного натяжения. При высокой скорости вместо распада струи на одиночные капли может происходить ее дробление на множество мелких частиц, размер которых может сильно различаться. Простейшими средствами, используемыми для доставки ирритан- тов, являются газовые баллоны (рис. 2.5), обычно представляющие со- бой алюминиевые емкости 6, наполненные раствором 5 ирританта или смесью ирритантов и газом (пропеллентом) под давлением около 18 бар. В качестве пропеллента может использоваться воздух, что приводит к необхо- димости повышения давления в баллоне, поэтому на практике применяется легко сжижающийся газ (обычно азот) для того, чтобы жидкость и газ 3 на- ходились в равновесном состоянии. При нажатии на спусковое устройство 1 газ распыляется из баллона через сопло 2, а часть пропеллента испаряется из смеси, при этом давление восстанавливается до первоначального. Ме- ханизм клапана в простейшем случае приводится в действие при нажатии на распылительную головку вертикально вниз. Головка жестко соединена со штоком, который при движении сжимает пружину. Отверстие в штоке проходит из-под резиновой прокладки в полость кармана, заполненного
2.1. Средства раздражающего действия 95 Сопло Головка Шток Уплотнитель Заборная трубка Крышка Клапан Пружина Корпус клапана 2 — Рис. 2.5. Конструкции газовых баллонов различных типов: 1 — спусковое устройство; 2 — сопло; 3 — газ; 4 — заборная трубка; 5 — раствор с сжи- женным газом; 6 — корпус составом, который перемещается в отверстие и далее через полость штока в сопло. При снятии усилия с головки пружина поднимает шток и клапан закрывается. Газовые баллоны имеют различные объемы и массу ирритантов, что от- ражается на дальности их применения. Примером простейшего карманного баллончика, предназначенного для применения сотрудниками полиции, является устройство «Зверобой-10» производства ЗАО «Техкрим». Диаметр баллончика 35 мм, высота 145 мм, масса 115 г, объем 100 мл, активный компонент — смесь CS и МПК. Такое средство может использоваться гражданскими лицами для самообороны, а также в полицейских и специ- альных операциях для самообороны сотрудников силовых структур. Более крупногабаритный баллон (емкостью 1 л) весит около 3 кг и обеспечивает время непрерывного использования примерно 30 с и даль- ность действия до 12 м. Наибольшее облако ирританта (площадью заражения порядка 1 км2) можно получить с помощью ранцевых распылителей, причем в таких устройства для создания давления в емкости может использоваться газо- генератор, а масса устройства достигает 10 кг. Различают два типа эвакуации (выхода) содержимого баллона: аэро- зольный факел и направленная струя. Кроме того, возможно создание не- которых промежуточных режимов выхода или использование не жидких, а пенных или гелевых модификаций состава. Аэрозольный факел действует эффективнее на близком расстоянии, сильнее раздражает дыхательные пути, не требует точного прицеливания при распылении. Кроме того, от аэрозоля сложнее защититься, прикрывая лицо руками. Дальность действия распыляемого аэрозоля достигает 3 м.
96 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия Направленная струя наиболее эффективна при попадании в глаза и на кожу, проникает через тонкую одежду, но представляет меньшую опасность для обороняющегося при использовании ирританта в закрытых помеще- ниях. Дальность действия направленной струи достигает 5...6 м. Пенные составы сложнее удаляются с одежды и тела за счет наличия в них пенообразующих добавок. Выбор метода эвакуации определяет и выбор ирританта для снаря- жения, обладающего наиболее эффективным действием (аэрозоль или направленная струя). Для повышения эффективности действия зачастую используют смеси двух раздражающих веществ, каждое из которых обла- дает одним ярко выраженным действием (слезоточивым, раздражающим кожные покровы или органы дыхания). Наибольшее распространение получили смеси CS (CR)+MIIK, CS (CN)+OC. Кроме того, в состав рецептур снаряжения баллонов входят раство- рители (этиловый спирт, пропиленгликоль, минеральные масла, метил- изобутилкетон и т. д.) и загустители (глицерин, касторовое масло и т. п.). В табл. 2.8 приведены значения максимальных масс и концентраций веществ слезоточивого и раздражающего действия, используемых в аэро- зольных средствах самообороны в соответствии с ГОСТ Р 50743—95. Таблица 2.8. Максимальная масса и концентрация веществ слезоточивого и раздражающего действия Вещество Максимальная масса, мг Максимальная концентрация, % (мае.) CN 100 1,о CS 150 1,0 CR 20 1,0 ОС 1000 6,0 МПК 1000 6,0 Метание аэрозоля из баллончика осуществляется за счет сжатого газа. Однако существуют и другие технические решения выброса ирританта. Одним из них является выброс жидкого ирританта из полузамкнутого объема за счет расширения продуктов сгорания пороховой навески. Этот тип выброса реализован, например, в устройстве дозированного аэрозоль- ного распыления (УДАР), представляющем собой ручной автоматический малогабаритный комплекс массой около 150 г, включающий пять сменных баллончиков, снаряженных жидким ирритантом. Схема сменного одно- разового баллончика представлена на рис. 2.6. УДАР состоит из размещенных на основании ударно-спускового и хра- пового механизмов, подпружиненного подавателя баллончиков и корпуса. Спусковой рычаг имеет предохранитель, исключающий случайное срабаты- вание. Жидкий ирритант выбрасывается из малогабаритных аэрозольных баллончиков. Работа автоматики устройства типа УДАР после метания
2.1. Средства раздражающего действия 97 жидкости основана на принципе использования энергии возвратной пружины спускового рычага. Автоматический цикл включает в себя автома- тическое удаление отработанного баллончика, самовзведение ударно-спускового механизма, постановку очередного баллончика из магазина в положение готовности для очередного метания. Пиромеханический одноразовый баллончик, установленный в УДАР между ограничительны- ми пластинами 7и 8, состоит из гильзы 1, капсю- ля-воспламенителя 2, контейнера 3 с метаемой массой действующего состава 4 и перемыч- кой 5 в передней части баллончика, закры- вающей сопло. Дно контейнера 3 выполнено в виде поршня-обтюратора 6, сам контейнер изготовляется из пластмассы, химически стой- кой к действию компонентов метаемой массы. В пластине 8 имеется концентричное бойку 9 отверстие 10, перемещаясь через которое боек ударяет по капсюлю-воспламенителю 2. Гильза 1 объединяет все элементы баллончика в единое целое и может быть пластмассовой, металличе- ской или комбинированной — армированной элементами из металлов или других материалов. Диаметр баллончика составляет 12,9...13,2 мм, длина — 59,7...60 мм. Выстрел происходит следующим образом: Рис. 2.6. Схема одноразо- вого пиромеханического баллончика УДАР: 1 — гильза; 2 — капсюль-вос- пламенитель; 3 — контейнер; 4 — действующий состав; 5 — перемычка; 6 — поршень; 7,8— пластины; 9 — боек; 10 — отверстие газы от инициирующего состава 4 капсюля-воспламенителя 2 при его сра- батывании перемещают поршень-обтюратор 6; перемычка 5, закрывающая сопло, под воздействием возникающего при этом избыточного давления метаемой массы 4 разрушается, и метаемая масса через открывшееся сопло выдавливается из баллончика на траекторию к цели. Аналогичное устройство имеет газовый пистолет Jet Protector JPX компании Piexon AG (Швейцария), являющийся средством выброса жидкого состава — 10%-ного раствора капсаицина в бензиловом спирте. Конструкция писто- лета (рис. 2.7) состоит из пускового устройства многократного использо- вания, в состав которого входит спусковой механизм двойного действия, и одноразового магазина, содержащего два патрона калибра 14x109 мм, снаряженных активным составом массой 10 г. Каждый патрон состоит из алюминиевого корпуса, содержащего ирритант и с одной стороны имеющего сопло 1, закрытое разрушаемой мембраной, а с другой — блок метания — пиротехнический состав с капсюлем-воспламенителем 4 и поршнем 3. Капсюль-воспламенитель инициируется механически с по- мощью бойка. Пиротехнический состав воспламеняется от срабатывания капсюля-воспламенителя, и продукты горения толкают поршень, который
98 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия Рис. 2.7. Общий вид газового пистолета Piexon Jet Protector JPX (а) и схема патрона (б): 1 — сопло; 2 — состав с ирритантом; 3 — поршень; 4 — пороховой заряд и капсюль-вос- пламенитель в свою очередь сжимает активный состав. При достижении определенного давления внутри патрона мембрана соплового блока разрушается и актив- ный состав выходит через сопло в атмосферу. Начальная скорость струи составляет примерно 120 м/с. После выхода из сопла состав формирует коническую или близкую к цилиндрической, в зависимости от типа соп- ла, струю. Дальность действия устройства 6,5 м, что обеспечивается в том числе достаточно большой плотностью растворителя — 1,36 г/см3. Рис. 2.8. Схема пиро- технического газогене- ратора: 1 — узел инициирования; 2 — заряд газогенератора; 3 — корпус Стационарные пиротехнические газовые гене- раторы Для создания больших объемов ирританта в целях покрытия значительных площадей ис- пользуют стационарные рассеиватели наземной и морской установки. Такие устройства могут заблаговременно устанавливаться и приводиться в действие из командного центра. В частности, силы правопорядка применяют пиротехнические газовые генераторы серии «Полынь», различные модификации которых предназначены для ис- пользования на охраняемых объектах, объемом до 20, 100 или 250 м3. Генератор (рис. 2.8) имеет металлический корпус 3 с крышкой и отверсти- ем для выхода газа и дыма, заряд газогенератора (газодымовую шашку) 2, узел инициирования (электровоспламенитель) 1, выполненный в ви- де нити накаливания, размещенной в оболочке инициирующего вещества, например пороха. При воспламенении газодымовой шашки образуется облако дыма ирританта. Пиротехнический га- зовый генератор устанавливают таким образом, чтобы на расстоянии до 0,5 м от выходных отвер-
2.1. Средства раздражающего действия 99 стий исключалась возможность прямого попадания истекающей струи на открытые участки тела человека и на легковоспламеняющиеся вещества. При термическом способе диспергирования ирританта горение пи- ротехнического состава приводит к возгонке ирританта и истечению его в атмосферу, где происходят его охлаждение и конденсация в облаке с образованием частиц аэрозоля. Такой способ диспергирования позволяет наиболее полно реализовать боевые характеристики веществ при их вды- хании. Перевод ирританта в боевое состояние посредством термической возгонки используется не только в стационарных газогенераторах, но и в боеприпасах, например в ручных гранатах курящегося действия. Ирританты, применяемые в дымовых составах, должны хорошо воз- гоняться при нагреве, причем возгонка основной массы ирританта должна протекать без его разложения или сгорания. Пиротехнические горючие составы (термические смеси), при сгорании которых выделяется достаточно тепла для возгонки различных материалов, обычно состоят из двух компонентов: окислителя и горючего. Термическая смесь при сгорании выделяет тепло в количестве, необходимом для перехода ирританта в парообразное состояние, но недостаточном для его разложения. Также смесь выделяет при горе- нии значительное количество газообразных продуктов, которые способ- ствуют быстрому удалению паров ирританта из области реакции горения. Наиболее пригодным горючим для этой цели являются органические вещества — углеводы, обычно сахароза или лактоза. При сгорании они образуют большое количество газообразных продуктов и выделяют не слишком большое количество тепла. В качестве углеводной составляю- щей смеси также используют крахмал, декстрин или смолы (например, фенолоформальдегидную смолу). Иногда применяется несколько горючих, например лактоза с добавкой других углеводов или нескольких смол. В качестве окислителя обычно используется бертолетова соль (хлорат калия КС1О3) или хлораты других металлов (например, NaC103), а также перхлораты. Реже применяются азотнокислые соли, а также пороха. Необходимое количество окислителя и горючего вещества определя- ется реакциями горения: 4КС1О3 + С12Н22ОнН2О = 4КС1 + 12СО + 12Н2О или 8КС1О3 + С12Н22ОнН2О = 8КС1 + 12СО2 + 12Н2О. В первом случае теплота горения составит 2,64 кДж/кг, а удельный объем газообразных продуктов — 632 см3/г. Согласно этой реакции, в смеси должно присутствовать порядка 58 % бертолетовой соли и 42 % лактозы. Если расчет делается на образование в продуктах сгорания диоксида углерода (СО2), то в этом случае выделяется больше тепла (4,34 кДж/кг),
100 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия удельное количество газообразных продуктов составит 401 см3/г, следо- вательно, и температура горения смеси будет ниже, чем при сгорании горючего с образованием оксида углерода (СО). Согласно второй реакции, в смеси должно присутствовать порядка 73 % бертолетовой соли и 27 % лактозы. Изменяя соотношение компонентов смеси, можно регулировать скорость возгонки ирританта. При доступе воздуха температура горения таких составов значительно повышается за счет догорания оксида углерода: 2СО + О2 = 2СО2, при этом образуется коптящее пламя и повышается возможность горения ирританта. Для того чтобы получить максимальное количество возгоняемого вещества, необходимо сжигать эти составы без доступа к ним воздуха, в оболочке, имеющей отверстия для выхода продуктов сгорания и возгоняемого ве- щества. Применение такой оболочки затрудняет доступ воздуха в область реакции горения дымовой смеси. Следует отметить, что даже при бес- пламенном горении состава происходит частичное разложение ирританта. Поскольку температура горения хлоратных составов составляет 800... 1200 °C, что значительно превышает температуру возгонки боль- шинства ирритантов (250...350 °C), необходимо создавать условия для быстрой возгонки ирританта. Чем быстрее образуются газы горючей смеси, тем быстрее происходит возгонка и, следовательно, меньшее количество ирританта успеет разложиться или сгореть. Кроме того, температуру го- рения смеси можно понизить путем увеличения процентного содержания ирританта, уменьшения дымообразующей поверхности или введения специальных добавок — пламегасителей, например NHC1, (NH4)2CO3, NaHCO3 или КНСО3, препятствующих воспламенению паров ирританта за счет образования инертного газа (СО2), уменьшающего контакт паров с кислородом воздуха. При использовании гранулированных ирритантов в их состав вводится еще один компонент — связующее. Гранулирование проводится для увели- чения поверхности горения. Кроме того, пары гранулированного ирританта быстрее удаляются из области реакции и не проходят через нагретый до высокой температуры шлак. Ручные гранаты Ручные гранаты, снаряженные ирритантами, можно подразделить на дымовые гранаты (рис. 2.9), создающие дымовое облако в течении 15...40 с в зависимости от внутреннего объема гранаты, и гранаты мгновенного распыления. В дымовых гранатах используются пиротехнические составы, обеспе- чивающие термическую возгонку ирританта и выброс дыма через отверстия в корпусе гранаты (рис. 2.9, а, б, поз. 5). Для снижения пожароопасности таких гранат в их конструкции предусмотрен двойной корпус (рис. 2.9, б, поз. 6): горение и возгонка происходят во внутреннем контейнере (корпусе), имеющем отверстия, через которые аэрозоль попадает в полость основного корпуса и далее через отверстия в основном корпусе выходит в атмосферу. Недостатком такой конструкции по сравнению с пожароопасным вариан- том (при равных габаритах) является меньший объем исходного состава.
2.1. Средства раздражающего действия 101 Рис. 2.9. Конструкции ручных дымовых гранат, сна- ряженных пресованным ирритантом с одинарным (а) и двойным (б) корпусом: 1 — кольцо; 2 — узел инициирования с промежуточным инициирующим зарядом; 3 — предохранительная скоба; 4 — дымообразующий состав; 5 — отверстие для выхода дыма; 6 — корпус В конструкции гранат ирританты применяются как в прессованном (см. рис. 2.9), так и в гранулированном (рис. 2.10) виде, что обеспечивает большую площадь горения и, соответственно, меньшее время выброса аэрозоля и формирования облака ирританта в атмосфере. Рассмотрим рецептуры различных пиротехнических составов, пред- назначенных для возгонки ирританта, на примере ручной гранаты М7, применявшейся в армии США. Граната состоит из цилиндрического кор- пуса, выполненного из листовой стали, заполненного смесью ирританта и пиротехнического состава (горючей смесью), а также взрывателя М201А1 с замедлителем. На переднем торце корпуса гранаты выполнено четыре (или три в зависимости от модификации) отверстия, а на дне корпуса — одно отверстие большого диаметра для свободного истечения продуктов горения. Высота гранаты составляет 144 мм, время генерации дымового облака с ирритантом — 15...35 с. Существует три модификации гранаты: М7/А1 с ирритантом CN (смесь порошка ирританта CN с сахаром, бер- толетовой солью (КС1О3), гидрокарбонатом калия (КНСО3) и диатомитом в качестве адсорбента), М7/А2 с ирритантом CS (156 г горючей смеси и 99 г CS в желатиновых капсулах, масса гранаты 438 г), М7/АЗ с ир- ритантом CS (212 г горючей смеси и 127 г гранулированного CS, масса
102 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия Рис. 2.10. Конструкция ручной гранаты, снаряженной грану- лированным ирритантом: 1 — кольцо; 2 — узел инициирова- ния с промежуточным инициирую- щим зарядом; 3 — предохранитель- ная скоба; 4 — гранулированный ирритант; 5 — отверстие для вы- хода дыма; 6 — корпус гранаты 581 г). В модификациях с ирри- тантом CS использован другой пиротехни- ческий состав, поскольку CS легче разла- гается термически. В модификации М7/А2 порошкообразный ирритант помещается в желатиновые капсулы, а в модификации М7/А1 — смешивается с сахаром (с не- большим добавлением воды и воска), после чего из полученной смеси прессованием изготовляются цилиндрические гранулы. Сублимация гранулированного ирританта осуществляется термической смесью, со- стоящей из 40 % КС1О3, 28 % сахара, 32 % MgCO3. Эта горючая смесь в свою очередь также гранулируется с 8%-ным раствором нитроцеллюлозы в ацетоне в пропорции 1:1 и затем смешивается с 73 частями гранули- рованного ирританта. Характерным представителем дымовых гранат с ирритантом является российская 60-мм ручная аэрозольная граната куря- щегося типа РГР «РУЛЕТ-ВВ». Сборный корпус гранаты выполнен из литьевого по- лимерного материала и заполнен пиротех- ническим составом. Конструкция гранаты обеспечивает ее вращение в процессе об- разования облака раздражающего вещества (CS), что предотвращает возможность ее обратного заброса. Диаметр гранаты 58 мм, длина 175 мм, масса 0,3 кг, время замедления взрывателя около 4 с, время интенсивного горения пиротехнического состава не менее 14 с. Для увеличения площади действия ирританта используются кассетные гранаты (рис. 2.11), состоящие из трех, пяти или семи секций с составом. Секции соединены в единый корпус и разделяются при срабатывании гранаты. Гранаты, предназначенные для мгновенного распыления ирританта (рис. 2.12), как правило, обладают безосколочным корпусом, выполненным из резины или пластика. Срабатывание гранаты происходит за счет работы взрывателя с пиротехническим замедлителем. Взрыватель инициирует про- межуточный пиротехнический заряд, который в свою очередь инициирует небольшую навеску низкоинтенсивного метательного состава, например без- дымного пороха, обеспечивающего разрушение корпуса и выброс ирританта в атмосферу (рис. 2.12, а). Кроме того, используются гранаты, содержащие контейнер со сжатым газом, например СО2 (рис. 2.12, б). Герметичность контейнера нарушается с задержкой, обеспечиваемой взрывателем гранаты. При срабатывании заряда взрывателя порошок ирританта выталкивается газом через отверстия в корпусе гранаты.
2.1. Средства раздражающего действия 103 Рис. 2.12. Конструкции ручных гранат для мгновенного рас- пыления ирританта: 1 — кольцо; 2 — узел инициирования; 3 — предохранительная скоба; 4 — замедлитель; 5 — метательный состав; 6 — дымообразующий состав; 7 — корпус; 8 — отверстие для выхода дыма; 9 — накольник; 10 — контейнер с газом Рис. 2.11. Конструкция ручной трехсекционной кассетной гранаты, снаряженной ирритантом: 1 — кольцо; 2 — узел инициирования; 3 — предохранительная скоба; 4 — от- верстие для выхода дыма из первой секции; 5 — корпус; 6 — дымообразующий состав; 7 — отверстие для выхода дыма из второй секции; 8 — пиротехниче- ский состав; 9 — канавка
104 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия Типовая граната при массе ирританта порядка 50...60 г создает аэро- зольное облако объемом около 50 м3, что соответствует концентрации ирританта 1,2 г/м3. При указанной концентрации с высокой долей веро- ятности обеспечивается вывод из строя живой силы без долговременных негативных последствий для здоровья и риска летального исхода. Гранаты имеют дальность доставки до 150 м, однако обладают сле- дующими недостатками: негерметичность корпуса, низкая надежность срабатывания, низкий КИИ у дымовых гранат (0,5...5 %). Выстрелы к стрелковому оружию Выстрелы к стрелковому оружию снаряжаются порошкообразным или жидким ирритантом, выброс которого осуществляется из канала ствола (рис. 2.13, а) или при разрушении пули при ударе о преграду (рис. 2.13,6). Пи- ротехнические составы с ирритантами при этом не используются вследствие малого внутреннего объема пули. Конструкция патрона, предназначенного для ствольного выброса ирританта, обычно включает порошок ирританта, заключенный между передней герметизирующей прокладкой и пыжом, рас- положенном в задней части патрона. При выстреле капсюль-воспламени- тель инициирует малую пороховую навеску, пороховые газы, расширяясь, давят на пыж и через него выталкивают порошок ирританта из патрона. В пулях, предназначенных для действия на расстоянии, ирритант содер- б Рис. 2.13. Конструкции выстрелов, снаряженных ирритантом: 1 — герметизирующая прокладка или головная часть пули; 2 — ир- ритант; 3 — корпус пули; 4 — гильза; 5 — прокладка-пыж; 6 — мета- тельный заряд; 7 — капсюль-воспламенитель
2.1. Средства раздражающего действия 105 жится внутри метаемой пули, имеющей пластиковый корпус и головную крышку. При попадании в цель крышка отсоединяется от корпуса пули, корпус деформируется и ирритант выбрасывается в окружающее про- странство. Масса доставляемого к цели пулей ирританта составляет 1... 1,5 г в за- висимости от конструкции пули, для дульных выстрелов масса ирританта равна 5...10 г. Выстрелы с гранатами калибра 37...40 мм Выстрелы с гранатами можно подразделить на три группы по особеннос- тям цели воздействия. Цель — человек, т. е. граната отстреливается не- посредственно в человека, оказывая импульсное болевое воздействие, а при ударе в результате деформации эластичного пористого головного элемента, в порах которого содержится действующее вещество, ирри- тант выбрасывается на цель. Дальность действия подобных выстрелов из штатного стрелкового оружия не превышает 40 м, что ограничивается кинетическим действием гранаты. В данной группе наиболее эффективны системы с отстрелом гранаты из специально разработанной стрелковой системы. Такие гранаты оказывают комбинированное (кинетическое и раздражающее) воздействие и характеризуются значительной безопас- ностью и дальностью действия при высокой кучности стрельбы. Вторая группа целей — запреградная, т. е. граната должна пробить преграду и выбросить ирритант в запреградное пространство. Дальность действия при этом до 100 м. Третья группы — площадные цели, т. е. выброс и рассеивание ирри- танта происходят при попадании гранаты в преграду. Дальность действия при этом до 150 м, однако прямое попадание гранаты в человека может стать причиной травмы или даже летального исхода. Выстрелы к гранатометам могут снаряжаться: пиротехническим составом с ирритантом. В этом случае выход ир- ританта при срабатывании гранаты происходит за счет его термической возгонюг; порошкообразным или жидким ирритантом. Выброс ирританта при этом осуществляется из канала ствола, при разрушении гранаты о пре- граду или в результате срабатывания диспергирующего разрывного заряда. Типичным представителем первого указанного класса является от- ечественная граната «Гвоздь» калибра 40 мм к подствольному гранатомету ГП-25. Выстрел (рис. 2.14) состоит из высокопрочного пластмассового корпуса 2 с расположенным в нем основным пиротехническим соста- вом 3 и кольцевой прокладки 6. Ирритант переводится в боевое состояние методом пиротехнической возгонки. На наружной поверхности корпуса имеются нарезы для придания гранате вращательного движения при вы- лете из ствола гранатомета. Корпус соединен с донной частью выстре- ла, состоящей из дна 5, замедлителя 4, метательного заряда 8 и прокла- док 6, 7. Метательный заряд состоит из гильзы с запрессованным в ней капсюлем-воспламенителем и пороховым зарядом, герметизированным
106 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия Рис. 2.14. Конструкция 40-мм выстрела гранаты «Гвоздь» с ирритантом: 1 — обтекатель; 2 — корпус; 3 — пиротехнический состав (CS или CN); 4 — замедлитель; 5 — дно; 6, 7 — прокладки; 8 — метательный заряд с двух сторон прокладками. На головной части гранаты запрессован обтека- тель 1, выполненный из эластичной резины. В гильзе метательного за- ряда имеются 10 сквозных отверстий, закрытых кольцевой прокладкой из тонкой алюминиевой фольги. Отверстия предназначены для пропуска по- роховых газов в ствол гранатомета при движении гранаты внутри ствола и последующего выхода в атмосферу возгоняемого раздражающего вещества в аэрозольном виде. Обтекатель придает гранате хорошую аэродинамическую форму и гасит кинетическую энергию при попадании гранаты в человека в целях минимизации ее кинетического травматического действия. Все разъемы по наружной поверхности выстрела герметизированы. Основные характеристики гранаты: Калибр, мм........................................... 40 Длина, мм............................................ 102 Масса, г ............................................ 140 Дальность отстрела, м: максимальная........................................ До 250 эффективная ....................................... 120...250 Время активного газовыделения, с .................... Не более 12 Время замедления, с.................................. 4 Объем облака с непереносимой концентрацией раздражающего вещества, м3...........................200 Стрельба гранатой «Гвоздь» по человеку, находящемуся на расстоянии менее 120 м, запрещается. На рис. 2.15 показана конструктивная схема гранаты к подствольному гранатомету, снаряженной слезоточивым составом. В данном боеприпасе реализован взрывной способ перевода ирританта в боевое состояние [13]. Граната состоит из корпуса 5, представляющего собой баллон, внутри кото- рого расположен слезоточивый состав 4 в виде жидкости или порошка. Для
2.1. Средства раздражающего действия 107 Рис. 2.15. Конструктивная схема гранаты с ирри- тантом к подствольному гранатомету: 1 — взрыватель; 2 — стакан; 3 — корпус; 4 — слезоточи- вый состав; 5 — диспергирующий заряд; 6 — метательный заряд уменьшения радиуса осколочного поражения живой силы при взрывном диспергировании ирританта корпус гранаты выполнен из безосколочного материала (стеклопластика). Внутри корпуса со стороны головной части установлен стакан 2 с диспергирующим зарядом 5 и взрывателем 7. Выстрел калибра 40 мм, представленный на рис. 2.16, снаряжен по- рошком ирританта и предназначен для пробития тонких преград и по- Рис. 2.16. Конструкция 40-мм выстрела с ирритантом, пред- назначенного для запреградного действия: 1 — разрушаемая головная часть корпуса; 2 — корпус; 3 — ирритант; 4 — пробка; 5 — дно; 6 — гильза; 7 — прокладки; 8 — метательный заряд; 9 — капсюль-воспламенитель
108 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия лучения запреградного действия. При пробитии преграды разрушаемая (ослабленная) головная часть гранаты 1 разрушается, освобождая полость с ирритантом. Давление дна 5, выполненного из более тяжелого, чем кор- пус 2, материала, и вращение боеприпаса позволяют мгновенно создать облако мелкодисперсного раздражающего вещества. В качестве матери- ала корпуса подобных гранат используются композитные пластики, что не только обеспечивает разрушение головной части при взаимодействии с преградой, но и снижает травматический эффект при попадании гранаты непосредственно в человека. Гранаты такого типа не пожароопасны, по- скольку не имеют в конструкции пиротехнических зарядов. Масса ирри- танта составляет 35...55 г в зависимости от конструкции гранаты. Рис. 2.17. Конструкция дульного выстрела с ирритантом: 1 — герметизирующая прокладка; 2 — корпус; 3 — блоки пи- ротехнического состава с ирритантом; 4 — прокладка-пыж; 5 — метательный заряд; 6 — капсюль-воспламенитель Применяются также кассетные выстрелы, содержащие от 3 до 7 та- блеток дымообразующего состава с ирритантом. Калибр 40 мм. Дальность выстрела таких боеприпасов составляет 70...90 м, масса ирританта — около 25 г, время горения пиротехнического блока — 20...30 с. На рис. 2.17 пред- ставлен дульный выстрел с четырьмя блоками пиротехнического состава и ирритантом. Штатные боеприпасы ВС РФ и США для доставки ирританта к цели При нейтрализации точечных целей, например снайперов, рассредо- точенных на местности или находящихся в зданиях, важную роль играют малогабаритные боеприпасы средств ближнего боя со слезоточивыми со- ставами. Такие боеприпасы выстреливаются на дистанцию от 50 до 500 м (оптимальная прицельная дальность стрельбы для средств поражения дан- ного класса), при этом не требуется обязательного попадания боеприпаса внутрь здания, достаточно обеспечить его подрыв на наружной стенке. Образующееся в результате подрыва аэродисперсное облако ирританта обеспечивает нейтрализацию расположенной в здании живой силы за счет затекания дыма внутрь через дверные и оконные проемы. Проведенные исследования показывают, что боевая часть боеприпаса массой 2...3 кг может обеспечить вывод из строя живой силы, расположенной внутри 2—3-этажного здания, за 10...20 мин. Этого времени достаточно для захвата здания штурмовой группой.
2.1. Средства раздражающего действия 109 Помимо малокалиберных спецсредств могут быть эффективно ис- пользованы средства более масштабного действия, позволяющие создавать крупные завесы из ирритантов и обеспечивающие их доставку на расстоя- ние до 2500 м. Для создания аэрозольного облака на открытой местности используются переносные системы, мины и специальные контейнеры, размещаемые на вертолетах: ирритант помещается в полый корпус, размеры которого зависят от целевого назначения специального средства, иногда используются многосекционные корпуса или кассетные конструкции, что обеспечивает увеличение площади рассеивания ирританта. Основные технические данные военных систем оружия ВС РФ, при- годных для доставки ирританта, приведены в табл. 2.9, вид некоторых боеприпасов представлен на рис. 2.18. Следует отметить возможность ре- ализации запреградного действия с помощью имеющихся на вооружении носителей (например, гранат для РПГ-7). Таблица 2.9. Технические характеристики средств доставки ирритантов на большие дальности ВС РФ Пусковое устройство Калибр, мм Масса выстрела, кг Масса снаряжения, кг Дальность, м Моноблок Кассеты РГС-1 72,5 3,8 0,7 — 50...350 ГП-30, 6Г-30 40 0,25 0,05 — 400 ДП-64 45 0,65 0,1 — 400 РПГ-7 105 4,3 1,3 0,75 400...600 АТС-17 30 0,35 0,03 — 1700 2Б9 82 3,5 0,3 0,18 220...2670 Бомбовая кассета 500 кг 245 54,6 — — Примечание. Для всех указанных устройств КИИ более 50 %. В США для военных целей в последние годы предлагается использо- вание ряда методов доставки ирританта: выстрелы калибром 37...40 мм, инженерные мины (с помощью метательного заряда распыляющие ирри- танты вблизи своего местонахождения), гранаты для отстрела из ствольных насадок на винтовки М-16 и Colt (дальность доставки до 150 м). Кроме того, для доставки ирританта используются боеприпасы и более крупных калибров, например кассетные минометные мины. Корпус такой мины, изготовленный из прессованного полимерного материала, содержит до 60 субэлементов, снаряженных ирритантом. Отстрел мины производится из штатного миномета, масса мины 4,93 кг, масса ирританта 2,55 кг. Кассетный артиллерийский боеприпас ХМ631 калибра 155 мм, снаря- женный ирритантом (рис. 2.19), содержит пять субэлементов-канистр Р, в каждой из которых находится 0,9 кг пиротехнической смеси с ирритантом CS и 0,37 кг инициирующего состава. Вышибной заряд 10 (1,5 кг черного пороха), располагающийся в носовой части снаряда, инициируется взры- вателем с замедлением и обеспечивает срезание трех штифтов 2, отделение
НО Глава 2. Оружие нелеталъного химического и физико-химического действия Рис. 2.18. Штатное вооружение ВС РФ для доставки ирритантов и его использование: а — 82-мм выстрел с миной к минометам 2Б14-1 и 2Б9; б —120-мм выстрел с миной к миномету 2Б11 и орудиям 2С9, 2С23 и 2Б16; в — выстрел к ручным гранатометам РГС-1, РПГ-7, РПГ-7В2, РПГ-29; г — разовая бомбовая кассета калибра 500 кг; д — блок шашек; е — блок с малогабаритными боеприпасами к вертолетному контейнеру
2.1. Средства раздражающего действия 111 дна боеприпаса 1 на траектории полета и выброс субэлементов. После вы- хода из корпуса боеприпаса субэлементы разлетаются вследствие вращения снаряда. Центральная перфорированная трубка 4 не только передает усилие расширяющихся пороховых газов вышибного заряда, но и обеспечивает инициирование горения пиротехнических составов в субэлементах. Время горения состава около 90 с. 7 8 10 Рис. 2.19. Конструкция (а) и общий вид (б) кассетного артиллерийского снаряда ХМ631 (США): 1 — дно; 2 — срезной штифт; 3 — уплотнительное кольцо; 4 — перфо- рированная трубка; 5 — перегородка; 6 — заглушка; 7 — пластиковый обтюратор; 8 — ведущий поясок; 9 — субэлементы, снаряженные пиротехническим составом с ирритантом CS; 10 — вышибной заряд Средства комбинированного действия Средства комбинированного действия обеспечивают повышение эф- фективности нелетальных боеприпасов за счет совмещения нескольких физических принципов воздействия на цель, например сочетание ударного действия кинетического элемента с действием ирританта, доставляемого им. Выброс ирританта в атмосферу при этом осуществляется за счет ки- нетической энергии ударника. Граната нелетального комбинированного действия, снаряженная порош- кообразным ирритантом (рис. 2.20, а), состоит из двухкамерной гильзы 1 и установленного в ней ударного элемента. В свою очередь, ударный элемент включает в себя следующие элементы: • пластиковый поддон 2 в форме стакана, на котором отформован ведущий поясок 3 с осевым отверстием 4\ • полый резиновый наконечник 5 с полусферическим передним тор- цом 6, герметично вклеенный в полость поддона 2 и имеющий осевое от- верстие того же диаметра, что и отверстие 4 в поддоне 2;
112 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия Рис. 2.20. Конструкция выстрела (гранаты) нелетального комбинирован- ного действия с порошкообразным ирритантом: 1 — гильза; 2 — поддон; 3 — ведущий поясок; 4 — отверстие; 5 — наконечник; 6 — полусферический передний торец наконечника; 7 — внутренняя полость; 8 — корпус; 9 — торцевой выступ; 10 — ирритант; 11 — преграда • цельный пластиковый корпус 8, установленный с упором в камеру высокого давления гильзы 7 и в поддон 2, снабженный торцевым высту- пом 9. В пространство между внутренней поверхностью полости 7 и торцевым выступом 9 корпуса 8 засыпан порошкообразный ирритант 10 (CS или CN). При выстреле (рис. 2.20, б) давление пороховых газов на корпус 8 и поддон 2 отделяет ударный элемент от гильзы 7 и ускоряет гранату в стволе гранатомета в осевом и окружном направлениях. При этом кор- пус 8 и его торцевой выступ 9 препятствуют деформации наконечника 5 в осевом направлении под действием перегрузки и этим исключают его интенсивное торможение. Одновременно порошкообразный ирритант 10 под действием перегрузки смещается к поддону 2, скапливаясь в кольцевом коническом зазоре между поверхностью полости 7и торцевым выступом 9. После вылета из ствола гранатомета ударный элемент, стабилизированный вращением, движется к преграде 77. При встрече ударного элемента с по- верхностью преграды наконечник 5 деформируется в осевом и радиальном направлениях с образованием в его полости 7 избыточного давления воз- духа. При этом корпус 8 с торцевым выступом 9 останавливается, под- дон 2, продолжая движение вперед, образует между корпусом и своим осе- вым отверстием 4 кольцевую щель, через которую избыточным давлением воздуха основная масса порошкообразного ирританта 10 выбрасывается назад, образуя зону с непереносимой для человека концентрацией. Этот процесс продолжается до полного выхода корпуса 8 с торцевым высту- пом 9 из ударного элемента под действием упругой силы сжатия резинового наконечника 5 и силы избыточного давления воздуха на торец выступа 9. Другим вариантом боеприпаса комбинированного действия является кинетический элемент с газогенератором аэрозоля ирританта (рис. 2.21, а). Отличие от рассмотренной выше конструкции заключается в наличии в пла- стиковом корпусе 8 (см. рис. 2.21) газогенератора. В пластиковом корпусе 8 вдоль его оси выполнен канал 72, где размещен пиротехнический за-
2.2. Зловонные составы 113 Рис. 2.21. Конструкция выстрела нелетального комбинированного дей- ствия с газогенератором аэрозоля ирританта: 1 — гильза; 2 — поддон; 3 — ведущий поясок; 4 — отверстие; 5 — наконечник; 6 — полусферический передний торец наконечника; 7 — полость; 8 — корпус; 9 — торцевой выступ; 10 — оболочка; 11 — преграда; 12 — канал; 13 — пиротехнический состав-замедлитель; 14 — пиротехнический состав медлитель 13, время горения которого меньше времени полета ударного элемента на минимальную дальность стрельбы. К пластиковому корпусу 8 крепится оболочка 10, в полость /которой запрессован пиротехнический состав 14, имеющий время горения, существенно большее, чем время полета ударного элемента на максимальную дальность стрельбы, и содер- жащий ирритант. При выстреле из гранатомета пиротехнический состав замедлителя воспламеняется пороховыми газами (рис. 2.21, б). После его выгорания воспламеняется пиротехнический состав 14 и дальнейший полет ударного элемента сопровождается истечением из него продуктов сгорания состава и аэрозоля ирританта. При встрече ударного элемента с поверхностью цели (преградой 77) наконечник деформируется в осевом и радиальном направлениях с образованием в его полости избыточного давления воздуха. При этом корпус 8 с оболочкой 10 тормозятся, а затем выбрасываются из полости силой избыточного давления воздуха и упругой силой сжатия резинового наконечника. 2.2. Зловонные составы Зловонные составы — композиции летучих веществ, обладающих не- переносимым запахом. Основной целью применения таких составов явля- ются воздействие на поведение живой силы противоборствующей стороны, изменение характера проводимой операции и контроль за ее развитием. В малых концентрациях зловонные составы воздействуют на обонятель- ную систему, оказывая психологическое воздействие и вызывая изменение поведенческих реакций, а в средних и больших концентрациях вызывают такие психофизиологические реакции, как снижение объема и повышение частоты дыхания, повышение кожно-элекгрической реакции, тахигастрию
114 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия (желудочная дисритмия, характеризующаяся снижением амплитуды при повышении частоты волн желудка). Следствием этих психофизиологи- ческих эффектов являются значительное неприятие запаха и неудобство (раздражение) при его вдыхании, кратковременные приступы тошноты и рвоты, стремление ограничить себя от действия запаха. Зловонные составы попали в сферу внимания вооруженных сил еще в 1940-х гг. В 1944 г. в США в рамках исследований Национального иссле- довательского комитета обороны (US National Defense Research Committee, NDRC) был разработан зловонный состав с устойчивым сильным запахом фекалий [14]. В то же время в Управлении стратегических служб США (позднее ЦРУ США) были разработаны диверсионные гранаты, снаряжен- ные зловонными составами с запахом гниения. Состав получил название «Who me?». В течение длительного времени после Второй мировой войны сообщений о разработках такого рода в открытой печати не встречалось, однако в 1997 г. в том же комитете NDRC был разработан обширный ат- лас зловонных веществ [15]. Кроме того, для создания одорантов замед- ленного действия было предложено использовать микрокапсулирование. Отмечалось также, что зловонные составы представляют особый интерес, поскольку не подпадают под международные запреты на применение хи- мического оружия. Основные требования, предъявляемые к зловонным составам: • запах должен характеризоваться высоким уровнем неприятия био- объектом; • запах должен быстро воздействовать на биообъект и быстро рас- пространяться; • к запаху не должно возникать привыкание вследствие тренирован- ности или привычки; • токсичность состава в рабочих концентрациях не должна превышать безопасных для здоровья уровней; • состав не должен физически выводить цель из строя, поскольку концентрации, необходимые для выведения противника из строя (т. е. ис- пользования одоранта в качестве инкапаситанта1), являются потенциально опасными для здоровья. Восприятие запахов невозможно измерить непосредственно (коли- чественно), поэтому используются непрямые методы, такие как оценка органолептической интенсивности (уровень ощущения запаха, раздраже- ния, неприятности запаха), определение порога восприятия и сравнение с другими запахами. Восприятие запаха зависит от молекулярной структуры вещества, его концентрации, особенностей передачи нервных импульсов конкретного субъекта. Кроме того, восприятие запаха зависит от пола и возраста человека, его гормонального фона и специфических особен- ностей восприятия. Спектр ответных реакций организма на запах весьма широк в зависи- мости от степени вовлечения той или иной системы восприятия: от раз- 1 Принятое в зарубежных странах название группы отравляющих веществ, временно выводящих из строя живую силу.
2.2. Зловонные составы 115 личных уровней дискомфорта до мгновенной тошноты или рвоты. Таким образом, для оценки действия зловонного состава можно использовать следующие характеристики: интенсивность, раздражение органов чувств, неприятность запаха, психологическая (поведенческая) устойчивость к запаху, узнаваемость, эмоциональное сравнительное восприятие как «опасного или безопасного запаха», социальное сравнительное восприятие (например, запахи еды). В работе [16] приводятся результаты тестирования нескольких непри- ятных запахов: «Who me?», масляной (бутановой) кислоты, рвоты, нечистот, жженых волос, лимона, ментола, ванили, корицы, миндаля. Объективная оценка действия одоранта затруднительна, поэтому тестирование на добро- вольцах проводилось с использованием субъективных критериев оценки действия, включающих ощущение запаха, психологическое неудобство и физическое раздражение. Испытуемые, подвергавшиеся воздействию рас- пыленного в определенной концентрации одоранта, выставляли оценки по пятибалльной шкале по указанным критериям. Результаты тестирования наиболее неприятных запахов приведены на рис. 2.22—2.24. В качестве кон- трольного состава выступал принятый в США как стандартный «Bathroom Malodor» (состав: дипропиленгликоль — 62,82 %, тиогликолевая кисло- та — 21,18 %, капроновая кислота — 6,00 %, TV-метилморфолин — 6,00 %, /7-крезилизовалерианат — 2,18 %, 2- тионафтол — 0,91 %, скатол — 0,91 %), имеющий запах фекалий. Рис. 2.22. Ответные реакции человеческого организма на действие зловонного состава «Who те?» в зависимости от его концентрации в воздухе: 1 — ощущение запаха; 2 — раздражение (физическое); 3 — не- удобство (психологическое) Рассмотрим некоторые химические вещества, потенциально пригодные для создания зловонных составов. Общая структура композиции включает: • растворитель (вода, масло и т. п.); • действующий компонент — одорант или набор одорантов; • фиксатор и усилитель запаха (например, скатол).
116 Глава 2. Оружие нелеталъного химического и физико-химического действия Концентрация, % Рис. 2.23. Ответные реакции человеческого организма на действие контрольного запаха в зависимости от его концентрации в воздухе: 1 — ощущение запаха; 2 — раздражение (физическое); 3 — не- удобство (психологическое) Рис. 2.24. Ответные реакции человеческого организма на действие контрольного незловонного запаха в зависимости от его концентрации в воздухе: 1 — ощущение запаха; 2 — раздражение (физическое); 3 — не- удобство (психологическое) Одорант (от лат. odor — запах) — вещество, добавляемое в газ или воздух для придания ему характерного запаха. Одоранты являются, как правило, серосодержащими соединениями, обладающими резким непри- ятным запахом. Например, алифатические тиолы (меркаптаны) — жид- кости с отвратительным запахом, воспринимаемым даже в чрезвычайно низких концентрациях — 10-8...10"7 моль/л, характеризуются низкими токсичностью и порогом восприятия. Смесь тиолов содержится, например, в зловонном секрете, выделяемом скунсами. Ввиду того, что восприятие запахов различными людьми весьма селективно, использование композиций тиолов существенно повышает эффективность зловонного состава.
2.2. Зловонные составы 117 Широко используемый в парфюмерии фиксатор запаха скатол (3-метилиндол) — органическое соеди- нение гетероциклического ряда (рис. 2.25). Скатол вырабатывается в кишечнике животных и человека, именно его присутствие обусловливает характерный запах фекалий. В малых концентрациях скатол обла- дает сливочно-молочным запахом, при дальнейшем разведении — цветочным. Зловонные составы могут применяться как в виде аэрозолей, так и в виде жидкостей. В послед- Рис. 2.25. Молекула скатола (3-метилин- дола) нем случае они являются эффективной добавкой при использовании в водометах. Выбор растворителя определяется необходимостью создания летучих и легко удаляемых составов (в этом случае в качестве растворителя используют воду) или более стойких составов (растворителями являются масла). Следует отметить, что при использовании многих зловонных составов ввиду их токсичности возникают правовые проблемы. В табл. 2.10 приведены экспериментально определенные в [17, 18] ха- рактеристики токсичности зловонного состава, состоящего из следующих компонентов: • бутилмеркаптан — 750 мл; • 1,1-диметилэтилмеркаптан — 50 мл; • 3-метилиндол — 10 г; • хлопковое масло — 200 мл. Было также отмечено, что данный состав вызывает легкое раздражение кожных покровов и глаз и не вызывает сенсибилацию кожи. Таблица 2.10. Характеристики токсичности зловонного состава Объект Способ воздействия Значение LD50 Крысы При вдыхании Перорально >5950 мг/м3 1935...2083 мг/кг Кролики Кожное >5050 мг/кг Зловонные составы могут применяться с помощью специализирован- ных распылителей высокого давления, а также доставляться к цели боепри- пасами различного типа: ручными гранатами, гранатами к подствольным и автоматическим гранатометам и т. п. Такой боеприпас содержит герметич- ную емкость со зловонным составом, разрушающуюся при срабатывании у цели. Для увеличения площади действия боеприпас может содержать метательный состав, разбрасывающий активное вещество в осевом или радиальном направлении. Также для доставки используются специальные системы кинетического ОНД, которые будут описаны в гл. 3.
118 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия 2.3. Суперскользкие вещества Создание скользких покрытий является эффективным методом вы- ведения из строя транспортных средств и биообъектов путем лишения их возможности нормального перемещения. Временные скользкие покрытия, лишающие людей возможности передвигаться в привычном темпе, созда- ют с помощью веществ с малым динамическим коэффициентом трения. Национальное бюро стандартов (National Bureau of Standards, NBS) США и Американское общество по испытанию материалов (American Society for Testing and Materials, ASTM) приняли значение динамического коэффициента трения f = 0,5 в качестве порога безопасности для нор- мального передвижения по сухой поверхности. При этом человек может передвигаться по поверхности и с f< 0,4, если он осведомлен об опасности скользкого покрытия. Сила трения скольжения связана с коэффици- ентом трения соотношением F^=fN, где N — нормальная сила реакции опоры. В реальных условиях сложность передвижения по скользкой поверх- ности определяется не значением коэффициента трения f а структурой этой поверхности, т. е. поверхность, где коэффициент трения в некото- рых местах существенно ниже, чем у остальной поверхности, пересекать сложнее, чем поверхность с постоянным по всей площади значением ко- эффициента трения. Часть площади со скользкой поверхностью (пятно) с f< 0,2 гарантирует падение и невозможность стабильного передвижения человека, неосведомленного о наличии такого пятна. В табл. 2.11, 2.12 перечислены типы и соответствующие им образцы веществ (для некоторых указаны их коммерческие названия) с низким коэффициентом трения [19]. Таблица 2.11. Типы и примеры безводных веществ, пригодных для создания суперскользких составов Тип вещества Пример вещества Жиры и Животные жирные кислоты Жир (сало) Растительные Талловое масло/лецитин Топлива Керосин/дизельное топливо Металлические мыла Стеарат магния Полиолефины Гексадецилмиристат Полиальфаолефины Синтетические моторные масла Полиароматические углеводороды Тетралин Полигликоли Carbowax 2000 Полисиликоны DC 2000
2.3. Суперскользкие вещества 119 Окончание табл. 2.11 Тип вещества Пример вещества Поликсилаксаны GE SR32 Минеральные Масла Моторное масло Растительные Кукурузное масло и т. п. Поверхности Анионные о-активные вещества Олеат натрия Спирты жирного ряда Тетрадеканол Эфиры гликолей Монобутиловый эфир диэтиленгликоля Гликоли Глицерин Неионные Triton XI00 Таблица 2.12. Типы и примеры веществ на водной основе, пригодных для создания суперскользких составов Тип вещества Пример вещества Полисахариды Целлюлозные Альгинаты Гуаровые смолы Jaguar Крахмалы Кукуруза, рис Сахара Кукурузный сироп Полимасла Сложные целлюлозные эфиры Карбоксиметилцеллюлоза Целлюлозные эфиры Метилцеллюлоза Гликоли Глицерин, пропиленгликоль Полиакриламиды Agrofloc Полиакрилы Cydril Оксиды полиэтилена Polyox Полигликоли Carbowax 2000 Виниловые спирты Elvanols Очевидно, что наиболее подходящими для создания поверхностей с очень низким коэффициентом трения являются полимерные составы. В общем случае составы с очень низким коэффициентом трения представ- ляют собой нерастворимую термопластичную матрицу с д испергированным в ней высокомолекулярным водорастворимым полимером, высвобождаю- щимся из матрицы при контакте с водой. Например, состав, предлагаемый в [20], включает оксид полиэтилена, воду, спирт (например, метанол, бу- танол и др.) и полиэлектролит (полиакриловую кислоту, полиэтиленимин
120 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия ит. п.). Кроме того, состав может содержать биоразлагаемые полимеры, такие как крахмал или другие полисахариды, протеины и пр. Для использования рассматриваемых составов в реальных условиях в целях создания скользких покрытий необходимо проверить их соответ- ствие требованиям к характеристикам материалов, применению и дей- ствию, а также экономические требования. Приведем основные требования к суперскользким составам по группам. Требования к характеристикам и свойствам составов 1. Экологичность (определяет влияние составов на окружающую среду при их использовании, причем оптимальными являются биологически разлагаемые составы, не оказывающие необратимого влияния в местах контакта с поверхностями). 2. Температурный диапазон функционирования (должен предусма- тривать штатную работу состава в климатических условиях и на типах поверхностей, соответствующих местам его потенциального применения). 3. Токсичность состава (определяет необходимость защиты персонала при его хранении, транспортировании и применении, причем оптимальны- ми являются составы, требующие минимального защитного оборудования и экипировки, а приемлемыми являются составы, неопасные для жизни и здоровья при попадании в глаза и приеме внутрь). 4. Вязкость (определяет способность составов создавать пленку и удерживаться на наклонных поверхностях, в том числе при приложении нагрузки). Требования к характеристикам действия 1. Необходимость активации состава (определяет необходимость про- ведения дополнительных мероприятий при нанесении материала). 2. Эффективная площадь наносимого покрытия суперскользким ма- териалом при использовании переносных систем распыления. 3. Необходимость деактивации состава, а также время, необходимое для целенаправленного удаления состава с поверхности, или время, через которое состав теряет свои свойства. 4. Распыляемость (определяет физические и механические требования к подготовке состава и его распылению (нанесению) на поверхность). 5. Стойкость (определяет способность состава оставаться на поверхности в течение определенного времени; состав должен хорошо удерживаться на поверхности, быть устойчивым к удалению и требовать специального оборудования для удаления). 6. Эффективность (определяет меру способности состава полноценно функционировать и соответствовать требованиям к применению в течение определенного периода времени). 7. Тип поверхности (определяет предполагаемую структуру, топографию и состояние поверхности, на которой может применяться суперскользкий состав). 8. Характеристики цели — транспортного средства или биообъекта, которую необходимо лишить мобильности при взаимодействии с поверх- ностью, обработанной составом.
2.3. Суперскользкие вещества 121 Экономические требования К экономическим требованиям относятся коммерческая доступность основных материалов покрытия, а также требования к стоимости конеч- ного продукта и условиям его хранения. Материал должен сохранять свои свойства при размещении в хранилищах со стандартными параметрами влажности и температуры без потери эффективности. Для категоризации потенциально пригодных веществ в [19] введе- но разделение требований к ним на необходимые, предпочтительные и наиболее предпочтительные. Эти группы соответствуют минимальному, ожидаемому и идеализированному уровню функционирования суперскольз- кого материала. В табл. 2.13, 2.14 перечислены условия применения систем распыления суперскользких поверхностей и требования к материалам для их создания, выдвинутые министерством обороны США. Различные особенности, связанные с требованиями к применению в реальных условиях, такие как особенности цели и поверхности, метод диспергирования и т. п. были признаны слишком сложными для категоризации. Например, понятие «пешеход» в данном рассмотрении включает как человека без обуви, так и в гражданской или военной обуви. В таблицах приняты следующие обозначения: S — площадь, которую можно обработать одним носимым устройством, м2; Т — температурный диапазон применения состава (температура окружающей среды), °C; t — длительность нанесения покрытия на поверхность, мин; С — стойкость, ч, т. е. длительность сохранения покрытием своих свойств. Таблица 2.13. Условия применения систем создания суперскользких поверхностей Условия применения Классификация системы необходимая предпочтительная наиболее предпочтительная Цель Человек (пешеход) Колесный транспорт Самолеты, гусенич- ный транспорт Тип поверхности Асфальт, бетон, плотный грунт Ровная или на- клонная поверх- ность Покрытые расти- тельностью и рых- лые почвы Непористые по- крытия Бетон, асфальт, плотный грунт Система распыления Ручная (носимая) Мобильная (уста- новка на транспорт) Авиационная Т , °C ср’ 4...40 0...50 Ниже 0...50 S, м2 75 ПО 140
122 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия Таблица 2.14. Требования к материалам для создания суперскользких поверхностей Условия применения Классификация материалов обязательные предпочтительные наиболее предпочтительные Тип состава Любой Однокомпонентный Многокомпонетный Активация По мере необходимости Готовые к использова- нию Водой, влагой, хи- мически Деактивация Устраняемые Биоразлагаемые Обратимые Доступность Готовый коммер- ческий продукт Готовый коммерчес- кий/военный продукт Имеется рецептура t, мин 60 10...30 <5 С,ч 2 24 >24 Вещества, приведенные в табл. 2.11 и 2.12, сами по себе не удовлет- воряют всем рассмотренным выше требованиям. Очевидно, что наличие у вещества низкого коэффициента трения решает задачу создания супер- скользкого покрытия лишь частично. Деформация, текучесть и плотность являются критически важными параметрами сопротивления составов смещению под действием подошвы или колеса транспортного средства. Тонкие пленки скользких материалов любой вязкости эффективны толь- ко при быстром движении по ним, т. е. при малом смещении пленки (по сути, глиссировании). Для получения покрытий, способных работать в широком диапазоне скоростей и масс передвигающихся по ним объ- ектов, кроме коэффициента трения состава необходимо учитывать также толщину образуемых ими пленок и способность сопротивляться переме- щению при нагрузке. Ниже перечислены классы веществ, потенциально соответствующие приведенным критериям: • водные растворы и дисперсии полимеров; • полисахариды, акрилаты, акриламиды, частично растворенные с до- бавлением или без добавления пропантов (гранулообразных материалов), в роли которых выступают полимеры или микрочастицы; • жидкие мыла, детергенты, поверхностно-активные вещества с опре- деленными вязкостью и текучестью; • неводные масла и жиры, содержащие неудаляемые и практически несжимаемые частицы; • хлопья или нити полиэтилена, полипропилена, тефлона и других пластиков в водной или неводной вязкой жидкости. Таким образом, основными свойствами составов для создания супер- скользких поверхностей являются следующие: малый коэффициент трения;
2.3. Суперскользкие вещества 123 зависимость вязкости материала от прилагаемой к нему нагрузки; способность материала образовывать достаточно толстую пленку на поверхности; материал не должен удаляться при нагрузке. Материал может также содержать отдельные частицы (стеклянные, пластиковые или металлические бусины, набухающие частицы полимеров и т. п.), распределенные примерно по 5—10 шт. на 10 см2 поверхности. Вещества должны наноситься распылением аэрозоля, диспергированием или разливанием. Оптимальная толщина пленки материала составляет 0,32 см, причем это значение должно достигаться на поверхности любого типа (трава, асфальт, грязь). Зависимостью вязкости материала от прикладываемой нагрузки, а точнее от скорости сдвига, характеризуются так называемые ненью- тоновские жидкости, классификация которых основана на зависимости вязких напряжений от скорости сдвига (градиента скорости): т = v — скорость течения. , где Выделяют следующие типы (рис. 2.26) жидкостей, которые характери- зуются степенной зависимостью т = ау” напряжения сдвига т от скорости сдвига: 1) псевдопластики (п < 1) — при низких скоростях деформации вяз- кость велика, при росте скорости — убывает; 2) дилатантные жидкости (п > 1) — вязкость растет с повышением скорости; 3) бингамовские пластики, для которых т = т0 + ау при у > 0, т = -т0 + ау при у < 0, где т0 — начальное значение вязкого на- пряжения в жидкости. Для сравнения, ньютоновская жидкость характеризуется линейной зависимостью: т = ау. Другой способ классификации жидко- стей основан на зависимости вязкости ц от скорости сдвига у: дц ~ — >0 соответствует дилатантной жид- ду кости; А — <0 соответствует псевдопластиче- ду ской жидкости. Рис. 2.26. Зависимость напря- жений сдвига т от скорости сдвига у для различных типов жидкостей: 1 — бингамовский пластик; 2 — псевдопластичная; 3 — ньютонов- ская; 4 — дилатантная
124 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия Отдельно можно выделить также тиксотропные и реопексные жидко- сти. Вязкость тиксотропных жидкостей при постоянной скорости дефор- мации уменьшается во времени; у реопексных, наоборот, при повышении напряжений сдвига с течением времени вязкость жидкости увеличивается. Рассматривая возможные варианты, можно прийти к выводу, что наи- более приемлемыми материалами для создания суперскользких поверх- ностей являются псевдопластики. В США в Эджвудском химико-биологическом центре (Edgewood Chem- ical Biological Center) и Юго-Западном научно-исследовательском институте (Southwest Research Institute) разработан суперскользкий состав [21, 22], со- стоящий из смеси частиц анионного полимера акриламида с дисперсным полиакриламидом (эмульсией или порошком), углеводородов и воды. Первый компонент смеси представляет собой эмульсию или порошок, содержащий полиакриламид, связанный с водой и диспергированный в масляной среде, которой может быть лубрикант (например, смазочная добавка, используемая при бурении скважин). Более предпочтительным материалом является эмульсия полиакриламида, связанного с водой в жидких углеводородах, например в керосине, нефтяных дистиллятах, минеральных или растительных маслах. Также могут быть использованы сополимеры полиакриламидов, полиакрилатов и полиакриловых кислот, особенно в анионной форме. Основными характеристиками этого ком- понента являются его клейкость, вязкоупругие свойства (вязкое течение и способность восстанавливать форму после деформации), малое время желатинизации и коагуяция молекул полимера при гидратации. Смесь содержит порядка 60...80 % этого компонента. Второй компонент смеси — частицы полиакрилата, предпочтительно порошок анионного полимера акриламида. Частицы являются твердыми Рис. 2.27. Зависимость вязкости ц от скорости сдвига у: 1 — суперскользкий материал со свой- ствами псевдопластика; 2 — ньютоновская жидкость гранулами размером от 0,5 до 2,5 мм. При гидратации вязкость этого ком- понента возрастает, что приводит к образованию субстанции, похожей на гель. Смесь содержит порядка 20...40 % этого компонента. Размер частиц получаемой смеси лежит в диапазоне 0,01. ..2,5 мм. Вода добавляется в смесь в пропорции от 5:1 до 40:1. Первый компонент смеси обе- спечивает очень низкий коэффици- ент трения (менее 0,01), но в чистом виде менее эффективен, чем смесь. При гидратации первый компонент дисперсной фазы образует липкую плотную полужидкую субстанцию (гель) с высокой вязкостью, второй содержится в первом в виде набухших
2.3. Суперскользкие вещества 125 частиц. Зависимость вязкости состава ц от скорости сдвига у показана на рис. 2.27. Компоненты состава соединяют непосредственно перед нанесением на поверхность. Состав представляет собой однородный вязкоэластичный гель, хорошо выдерживающий вертикальные нагрузки и не стекающий в результате действия как гравитационных, так и сжимающих сил от на- грузки, вызываемой идущим человеком или движущимся транспортным средством. Состав приобретает свои свойства в течение 1...60 с после смешивания. В отличие от мокрого льда при движении по такому материалу зна- чительно сложнее подобрать шаг или скорость движения транспорта для предотвращения проскальзывания и падений, особенно на твердых и уплотненных поверхностях. По заказу корпуса морской пехоты США разработана система ограни- чения подвижности [23], использующая вязкий скользкий гель, делающий невозможным передвижение человека и транспорта по обработанной по- верхности на 6... 12 ч, названная «система запрета мобильности» (Mobility Denial System) (рис. 2.28). Гель распыляют вручную с помощью носимого в г Рис. 2.28. Система запрета мобильности (Mobility Denial System): а — носимый диспенсер; б — возимый диспенсер; в — состав; г — лишение автомобиля возможности передвигаться
126 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия я Рис. 2.29. Схема работы распылителя суперскользкого состава и эскиз смесительной насадки: 1 — смесь полимеров; 2 — вода; 3 — суперскользкий состав устройства или со стандартных военных транспортных средств. Принцип действия распылителя пояснен на рис. 2.29: устройство состоит из емко- сти со смесью полимеров, бака с водой, насосов и смесительной насадки. Подготовленная смесь с помощью насосов смешивается с водой и через смесительную насадку выбрасывается из диспенсера. Носимого бака (23 л воды) хватает на обработку 185 м2 площади, дальность распыления 6 м. Одного возимого бака (1136 л воды, 113,5 кг смеси) хватает на обработку 11 150 м2, дальность распыления 30 м. Недостатком системы является необходимость добавки воды для соз- дания рабочего состава. Предполагается, что вода берется из имеющихся источников на территории проведения операции, поэтому ее химический состав может значительно варьироваться, что негативно сказывается на эффективности действия суперскользкого покрытия. Одновременно с суперскользкими составами разрабатываются и соста- вы, их разлагающие, т. е. восстанавливающие нормальные свойства об-
2.4. Пенные барьеры и липкие пены 127 а Рис. 2.30. К пояснению принципа обратимого действия скользких составов на основе полиэлектролитов: а — взаимодействие необработанной подошвы со скользкой поверхно- стью; б — взаимодействие подошвы с нанесенным на нее полиэлектро- литом противоположного заряда со скользкой поверхностью работанной ранее поверхности [20]. Такие составы могут быть нанесены непосредственно на подошвы обуви и колеса транспорта, благодаря чему возможно проведение необходимых действий в зоне, обработанной су- перскользким составом. В основе действия составов, разлагающих суперскользкие, лежит принцип взаимодействия полиэлектролитов противоположных зарядов (рис. 2.30), в результате которого они разлагаются в течение очень корот- кого времени (порядка нескольких миллисекунд). 2.4. Пенные барьеры и липкие пены В качестве потенциально эффективного ОНД рассматриваются два типа пен: медленно осаждающиеся водные пены, способные формировать барьеры, и быстротвердеющие жесткие липкие пены, способные механи- чески блокировать отдельную цель. Пенные составы известны многие десятилетия и широко используются в качестве средств пожаротушения. Барьеры из таких расширяющихся во- дных пен не имеют особых достоинств в качестве ОНД, поскольку их пре- одоление не связано с какими-либо трудностями. Повысить эффективность таких барьеров можно с помощью специфических добавок: ирритантов,
128 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия маркирующих составов или веществ, снижающих трение между поверх- ностями, таких как полиэтиленгликоль. Кроме того, водные пены можно эффективно использовать в замкнутых помещениях небольшого объема для дезориентации, визуальной и акустической изоляции и снижения мобильности находящихся в них людей или для временного «ослепления» транспортных средств посредством блокирования визуального обзора. Пены в общем виде состоят из жидкой фазы (основы) и газовой фазы, формирующей пену. Основным параметром жидкой фазы, важным для формирования пен, является поверхностное натяжение, для чистой воды составляющее около 73-10-3 Н/м, что является слишком высоким значением для образования пены. Поэтому поверхностное натяжение снижают путем добавления по- верхностно-активных веществ (ПАВ), например лаурил сульфата натрия (ПАВ, используемый при производстве моющих веществ, шампуней, зубной пасты). Добавленные в воду в малых количествах (около 2 г/кг), ПАВ снижают поверхностное натяжение до значения 30-10-3 Н/м, до- статочного для использования в качестве жидкой фазы пенного состава. Следует учитывать, что поверхностное натяжение воды снижается при повышении температуры. Газовая фаза пенного состава обычно представляет собой сжатый воздух или другой нерастворимый газ. Также возможно применение растворимых газов с малой молекулярной массой (оксид углерода, оксид азота, диоксид углерода). Растворение этих газов дополнительно снижает поверхностное натяжение вещества жидкой фазы. Кроме того, в пену могут быть добавлены различные вещества, улуч- шающие ее характеристики и оказывающие дополнительные воздействие на биообъект, соприкасающийся с пеной: одоранты — для придания пене неприятного запаха, желатин — в качестве загустителя и модификатора вязкости. Незначительное количество сажи придает пене черный цвет, что может оказывать негативное психологическое воздействие на цель. Для придания пене клейкости могут быть добавлены сахара, патока или полимеры, например стирол-бутадиеновый (липкая добавка, используемая в жевательных резинках). Генераторы пены кроме емкостей с жидкой и газовой фазами содержат устройства смешивания компонентов, пенообразования и распыления готового продукта. Два основных элемента генератора пены на сжатом газе — устройство соединения жидкой фазы со сжатым газом и меха- низм их смешивания. Устройство соединения управляет потоками газа и жидкости, регулируя скорости потоков и давление в них. Механизм сме- шивания необходим, поскольку пенообразование при соединении компо- нентов происходит не мгновенно и, в случае если смесь выбрасывается из устройства слишком быстро, качество пены (коэффициент расширения и время осаждения) будет достаточно низким. Для реализации смешивания смесь пропускают через достаточно длинное сопло или шланг, обеспе- чивающий турбулентное смешивание компонентов, или через короткое выходное сопло большого диаметра с решеткой. Во втором случае время
2.4. Пенные барьеры и липкие пены 129 смешивания будет меньше и процесс смешивания будет более интенсив- ным за счет турбулентности потоков компонентов. Водные пены являются метастабильными системами, в которых сразу после формирования начинается процесс осаждения (вытекание исходной жидкой фазы). Дополнительное перемешивание не оказывает влияния на стабильность пены. Ниже перечислены основные свойства пен. 1. Кратность пены — отношение объема пены к объему раствора, по- шедшего на ее образование. Для стандартных пеноматериалов из 10 см3 исходной смеси образуется 100...500 см3 пены в зависимости от коэффи- циента расширения смеси, зависящего в свою очередь от состава смеси и особенностей работы генератора. Сценарии применения пен выбирают, исходя из кратности пены и необходимого объема заполнения. 2. Дисперсность пены, которая характеризуется средним размером пузырьков, распределением их по размерам или площадью поверхности раздела раствор—газ в единице объема пены. 3. Стабильность (устойчивость) пены — способность пены сохранять общий объем, дисперсность и препятствовать вытеканию жидкости. Харак- теристикой, противоположной стабильности, является время осаждения. 4. Текучесть пены. Все пены являются тиксотропными, т. е. их вяз- кость при постоянной скорости деформации уменьшается во времени. Пены не стекают с поверхности без приложения значительных сдвиговых нагрузок. Изменяя физические свойства пены, в частности ее вязкость, можно добиться достаточно высокой стабильности пенного состава и даже возможности образования пенных заградительных барьеров значительной толщины. Следует учитывать, что увеличение высоты барьера будет уве- личивать деформацию его нижних слоев, что приведет к вытеканию из них жидкости. Водные пены, снижающие свободу передвижения и ограничивающие визуальный и акустический контакт, испытывались в США в Сандийской национальной лаборатории (Sandia National Laboratories). Их предполага- лось использовать как для лишения подвижности злоумышленников при защите ядерных объектов, так и по заказу Национального института юсти- ции США для подавления крупных тюремных бунтов [24]. Исследовались следующие характеристики пены: ухудшение видимости; ослабление звука; скорости осаждения и разрушения пены; возможность осаждения пены внешними воздействиями; возможность добавления в пену ирритантов; возможность удаления остатков воды. Для исследования был выбран коммерческий пеноматериал, пред- ставляющий собой 35%-ный водный раствор лаурил сульфата аммония с незначительным (менее 0,1 %) содержанием 1,4-диоксана. Массовая концентрация пеноматериала в воде составляла 2...6 %. Пеноматериал является нетоксичным поверхностно-активным веществом легкого раз-
130 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия дражающего действия. В ходе испытаний было показано, что пена хорошо удерживает ирритант ОС. Кратность пены изменялась от 1:500 до 1:1000. В испытаниях макет тюремной камеры объемом 14 м3 заполнялся пеной с ирритантом за 30 с. Подача пены осуществлялась через дверной проем. Генератор пены состоял из двух основных элементов: пневматиче- ской системы выдавливания водного раствора через сопло и вентилятора с электроприводом для создания потока воздуха. Источником давления являлся патрон с углекислым газом, аналогичный используемым в огне- тушителях. Благодаря небольшой массе генератор можно было перево- зить на тележке, тем самым обеспечивая его многократное использование. В качестве его достоинств также отмечались простота использования, низкие требования к техническому обслуживанию, низкая стоимость и простота операций очистки. Генератор можно легко разобрать на ком- поненты для облегчения его перемещения, например по лестницам. В результате исследований было установлено: в первые 10 мин из пены вытекает 60 % раствора, а за 20 мин — 80%. Кроме того, за 20 мин пена оседала на 30 см. При исследовании звукопоглощающей способности ослабление звука измерялось в течение некоторого периода времени с использованием ис- точника звука случайной частоты и измерителя уровня звука. Измерения проводились на расстоянии 30 Рис. 2.31. Зависимость количества вышедшего из пены раствора от времени для растворов с коэффи- циентом разбавления: 1 - 7,;5; 2 — 6; 5-4,5 60 см от источника. Поглощение звука пеной составило 7... 10 дБ на 30 см пены и снижалось по мере вытекания воды из пены. Для создания пенных барьеров рекомендуется применять высокоустой- чивые пены, время оседания которых превышает 1 ч и более [25]. Сухая смесь для создания жидкой фазы пены может содержать 15...20 % гидролизованного кератина, 6...8 % двухвалентного железа (или 30...40 % гептагидрата сульфата железа), 10... 15 % дисперсанта, 25...50 % модифицированного крахмала, со- держащего 75...99 % амилопектина. В пенообразующем растворе массовое содержание веществ будет следую- щим: 2...8 % гидролизованного керати- на, 1...4 % двухвалентного железа (или 5...20 % гептагидрата сульфата железа), 1...10 % дисперсанта, 1...7,5 % модифи- цированного крахмала. В [25] приведена такая рецептура для создания пены: сухая смесь — гидролизованный кератин (19,64 %), модифицированный крахмал (30,66 %),
2.4. Пенные барьеры и липкие пены 131 порошок корицы (в качестве ароматизатора) (0,63 %), гептагидрат сульфата железа (36,79 %), диспергатор (12,28 %), водный раствор — гидролизован- ный кератин (3,2 %), FeSO4-7H2O (6 %), диспергатор (4 %), модифициро- ванный крахмал (5 %), монобутиловый эфир диэтиленгликоля (0,75 %), гидроксид аммония (0,3 %), биоцид (для уничтожения бактерий) (0,09 %), порошок корицы (0,1 %), вода (80,56 %). На рис. 2.31 показана зависимость количества (в процентах) вышедше- го из пены раствора от времени для растворов с различным коэффициентом разбавления (отношение массы воды к массе добавок). Рис. 2. 32. Липкие пены: а — проверка прочности пены; б — адгезия пены; в — генератор пены со стандартным соплом
132 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия Липкие пены представляют собой неактивные жидкости, хранящиеся под давлением. При распылении происходит их расширение до 30 раз в сравнении с первоначально занимаемым объемом. После расширения объем липких пен остается достаточно стабильным. Липкие пены на основе эластомеров или термопластичных резин могут быть использованы для вы- ведения из строя оборудования и транспортных средств, создания барьеров в целях ограничения доступа, а также для вывода из строя одиночных целей (рис. 2.32, а). Липкие пены обеспечивают мгновенное прилипание к раз- личным поверхностям за счет высокой адгезии (рис. 2.32, б). Основные компоненты липких пен — резины, каучуки, антипирены, масла и вещества, обеспечивающие стабилизацию пен. Компонентный со- став пены с плотностью 29 кг/м3 включает (на 100 частей термопластичной резины): 40 частей хлорированного парафина, 1,4 части силиконового ПАВ и 64 части фреона. Компонентный состав пены с плотностью 320 кг/м3 включает (на 100 частей эластомера): 5 частей порошкового полиэтилена и 50 частей диметилэфира. Для применения пен в США разработан пневматический (на сжатом азоте) носимый генератор [26]. Масса заправленного генератора 9,5 кг, длина 0,76 м, дальность действия 1,5. ..11 м. Пена может выбрасываться однократно или непрерывно в течение некоторого времени. Для использования с гене- ратором создано два типа сопел: стандартное сопло (рис. 2.32, в), создающее струю пены круглого сечения, и сопло типа «утконос», создающее плоскую струю шириной 30...50 см. Стандартное сопло служит для воздействия на единичную цель, в то время как сопло второго типа позволяет воздейство- вать на групповую цель. Удаление липкой резиновой пены с кожных покровов осуществляется с помощью минеральных масел. 2.5. Вещества для выведения из строя транспортных средств Основными способами выведения из строя транспортных средств в рамках ОНД физико-химического действия являются применение ве- ществ, подавляющих сгорание топлива, разлагающих резину и другие материалы и нарушающих функциональность оптических систем наблю- дения и контроля. Для принудительного прекращения горения топлива в двигателях вну- треннего сгорания необходимо подавить быстрое окисление углеводо- родных горючих (бензина, керосина, дизельного топлива, реактивного горючего) кислородом воздуха. С этой целью либо исключают взаимо- действие кислорода воздуха с топливом, перекрывая доступ кислорода в зону горения, либо затрудняют процесс нормального горения топли- ва, исключая доступ свободных радикалов, поддерживающих горение, в зону сгорания. Для реализации указанных процессов используют ве- щества, вызывающие засорение и выход из строя воздушных фильтров (двигатель при этом останавливается вследствие дефицита кислорода) либо замещающие кислород, необходимый для реакции горения, инертными
2.5. Вещества для выведения из строя транспортных средств 133 газами. Кроме того, могут быть использованы вещества, отводящие тепло из зоны горения, или химические ингибиторы горения. К настоящему времени исследован широкий перечень химических ингибиторов горения и проведены оценки их сравнительной эффективности. В качестве наиболее эффективных средств можно выделить две группы веществ. 1. Составы для пожаротушения: • инертные газы, диоксид углерода (СО2), азот (N2), замещающие кислород, необходимый для процесса горения; • химические вещества, предназначенные для тушения пожаров (ком- мерческие составы), например FM 200 (Хладон-227еа), воздействующий на реакцию горения за счет поглощения тепла, Novec 1230 (Хладон ФК-5- 1-12), воздействующий на реакцию горения, исключая доступ свободных радикалов в зону горения. Вещество Novec 1230 (CF3CF2C(O)CF(CF3)2) — жидкость без цвета и запаха, иногда называемая «сухой водой». Впервые продемонстрировано компанией ЗМ в 2004 г. Основная область применения Novec 1230 — ис- пользование в системах пожаротушения в качестве пожаротушащего веще- ства. При этом используются как физические, так и химические свойства вещества: Novec 1230 интенсивно поглощает тепло и подавляет пожар за счет охлаждения (70 % эффекта от применения вещества); кроме того, происходит химическая реакция ингибирования пламени (30 % эффекта). Вещество FM 200 (Хладон-227еа) — бесцветный газ, негорючий, не- взрывоопасный и малотоксичный, стабильный при нормальных условиях. При соприкосновении с пламенем и с поверхностями, нагретыми до 600 °C и выше, вещество разлагается с образованием высокотоксичных продуктов. Не проводит электричество, не вызывает коррозии металлов и деструкции органических соединений. 2. Составы с твердыми частицами: • порошки (карбонаты калия и натрия, сульфаты или фосфаты аммо- ния); при этом крупные частицы засоряют воздушные фильтры двигателей, в то время как мелкие проникают внутрь камер сгорания и подавляют реакцию горения; • суперабсорберы — вещества на основе полимеров акриловой кисло- ты, имеющие высокие показатели по абсорбции воды; • фиброматериалы, состоящие из водонерастворимых полимеров (на- пример, полиамидных волокон). Ниже приведены некоторые данные об относительной эффективности веществ, подавляющих горение углеводородных топлив, по результатам исследований, проведенных в США [27]: СО2..............................0,86 С12............................... 1,8 Si(CH3)4.......................... 3,9 СС14.............................. 4,2 C2F4Br2........................... 6,0 SiCl4............................. 10,5
134 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия (СНДРО4..................................23 SbCl3.................................... 26 TiCl4.................................... 30 SnCl4.................................... 31 РОС13.................................... 31 PCI,..................................... 39 PBr3.....................................39 CrO2Cl2.................................. 244 Fe(CO)5..................................356 Pb(C2H5)................................. 390 Fe(C5H5)2................................ 1000 В [28] представлены результаты тестирования различных веществ, подав- ляющих горение в двигателях внутреннего сгорания. Тестирование прово- дилось на генераторе автомобиля Golf VI, оснащенного двигателем Otto- Motor объемом 2 л с воздушным фильтром. В результате было определено время, необходимое для остановки двигателя, работающего на холостом ходу и под нагрузкой 1 кВт: • вещество FM 200 — 6,3 с для двигателя на холостом ходу и 2,3 с для двигателя под нагрузкой; • вещество Novec 1230 — 7,0 с для двигателя на холостом ходу и 3,8 с для двигателя под нагрузкой; • углекислый газ — 6,0 с для двигателя на холостом ходу и 3,0 с для двигателя под нагрузкой; • азот — 8,0 с для двигателя на холостом ходу и 3,5 с для двигателя под нагрузкой. На рис. 2.33 приведены результаты [28] экспериментов с порошками, фиброматериалом и суперабсорберами. Масса частиц на фильтре, г Рис. 2.33. Результаты экспериментов с фибромате- риалом (волокна полиамида толщиной 0,5 мм) (1), с различными порошковыми составами (область 2) и различными суперабсорберами (область 3)
Литература к главе 2 135 Среди исследованных пожаротушащих составов наиболее эффектив- ным оказался газ FM 200, среди инертных газов — углекислый газ. При этом их применение вызывало обильное образование сажи. Среди порош- ковых материалов наиболее эффективными оказались фиброматериалы, однако они не налипали на поверхность воздушных фильтров. К составам, разлагающим резину, предъявляются специальные техни- ческие требования. Эти составы должны: 1) быть катализаторами деполимеризации; 2) не взаимодействовать с дорожным покрытием; 3) иметь высокую скорость разложения и способность воздействия на широкий спектр полимеров; 4) иметь возможность доставки и запуска процесса разложения резины; 5) быть пригодными для создания миниатюрных мин с временной задержкой срабатывания. В настоящее время получены положительные результаты практиче- ских испытаний по деполимеризации натуральной резины с помощью гексахлорида вольфрама, тетраметила и хлорбензола. На данный момент, однако, еще не отработаны способы доставки деполимеризаторов к объ- ектам воздействия и не продемонстрировано их применение на реальных покрышках. Для повреждения оптических систем возможно использование аэрозоля фторида водорода, суперкислот (хлор- и фторсульфоновой) и пентафторида сурьмы. При этом для обеспечения безопасности применения суперкисло- ты могут быть изготовлены в виде бинарных зарядов, состоящих из двух или более раздельных безопасных компонентов, смешиваемых непосредственно в ходе использования боеприпаса. Эти рецептуры позволяют эффективно уничтожать также резинотехнические изделия, асфальт, покрытия крыш зданий и сооружений и могут применяться в виде жидкостей, аэрозолей, порошков и гелей. Для затруднения движения военной техники рассматривается также возможность создания суперклеев, способных сковывать движущиеся части механизмов и приклеивать объекты к поверхности движения. Наиболее технологичными являются двухкомпонентные суперклеи, компоненты которых смешиваются в воздухе, а образующийся состав оседает затем на землю, технику и сооружения. Следует отметить также возможность создания полимерных соедине- ний, образующих в водной среде волокна, наматывающиеся на лопасти турбин, винтов морских и речных судов для их остановки. Литература к главе 2 1. Non-Lethal Weapons and Future Peace Enforcement Operations [Электронный документ] NATO RTO technical report TR-SAS-040, 2004. https://www.dtic.nul/docs/ citations/ADA431128 (дата обращения 23.11.2017). 2. Куценко C.A. Основы токсикологии. М.: Фолиант, 2004.
136 Глава 2. Оружие нелетального химического и физико-химического действия 3. Александров В.Н., Емельянов В.И. Отравляющие вещества. М.: Воениздат, 1990. 4. Schneider В. Report on the deployment of CS irritant gas as a non-lethal weapon for the improvement of the protection of Austrian federal army property // Proc, of the 4th European Symposium on Non-Lethal Weapons. Ettlingen (Germany), 2007. 5. NATO handbook on the medical aspects of NBC defensive operations [Электрон- ный документ]. Departments of the Army, the Navy and the Air Force, 1996. www.fas. org/nuke/guide/usa/doctrine/dod/fm8-9/toc.htm (дата обращения 23.11.2017). 6. Ivarsson U., Nilsson H., Santesson J. A FOA Briefing Book on Chemical Weapons: Threat, Effects and Protection. Forsvarets Forskningsanstalt, 1992. 7. Райст П. Аэрозоли. Введение в теорию: пер. с англ. М.: Мир, 1987. 8. Грин X, Лейн В. Аэрозоли — пыли, дымы и туманы. Л.: Химия, 1972. 9. Химия боевых отравляющих веществ: в 2 т. / 3. Франке, П. Франц, В. Варнке. М.: Химия, 1983. 10. Flame, Riot Control Agents and Herbicide Operations. Field Manual [Элек- тронный документ]. Department of the Army, 1996. www.fas.org/irp/doddir/army/ fm3-ll-ll-excerpt.pdf (дата обращения 23.11.2017). 11. Foster R.W., Weston K.M. Chemical irritant algesia assessed using the human blister base // Pain, 1986, № 25(2). 12. Possible Long-Term Health Effects of Short-Term Exposure to Chemical Agents. Vol. 2: Cholinesterase Reactivators, Psychochemicals, and Irritants and Vesicants. Washington D.C.: National Academy Press, 1984. 13. Базилевич B.M., Ганжа A.A., Кореньков В.В., Середа Н.В. Нелетальные средства ближнего боя и их применение в специальных антитеррористических операциях // Вопросы оборонной техники. 2003. 14. National Defense Research Committee, Division 19, «Final Report on Who Me», contract OEMsr-1023, 19 Dec. 1944; National Defense Research Committee, Division 19, «Supplement to Final Report on Who Me», contract OEMsr-1023, 19 Feb. 1945. 15. US Army Edgewood Research, Development and Engineering Center, Aberdeen Proving Ground, «Odorous substances», July 1997. Research Proposal. 16. Bickford L., Bowie D., Dr. K. Collins. Odorous substances for non-lethal application // Proc, of NDIA Non-Lethal Defense IV Conference, Tysons Comer, VA, 20-22 March, 2000. 17. Патент США 6242489. Malodorant compositions. Дата публикации 05.06.2001. 18. Патент США 6352032. Malodorant compositions, related non-lethal weapon systems and methods of their use. Дата публикации 05.05.2002. 19. Collins К., Mathis R., Mallow W. «Non-Lethal» Applications of Slippery Substances // Proc, of NDIA Non-Lethal Defense IV Conference, Tysons Comer, VA, 20-22 March, 2000. 20. Патент США 2008/0254209 Al. Polymer ice and methods of making and using the same. Дата публикации 16.09.2008. 21. Патент США 20040059043 Al. Easily dispensed, anti-traction, mobility denial system. Дата публикации 25.03.2004. 22. Патент США 7625848 В2. Anti-traction compositions. Дата публикации 01.12.2009.
Литература к главе 2 137 23. Патент США 7686233 В2. Systems and methods for dispensing an anti-traction, mobility denial material. Дата публикации 30.03.2010. 24. Goolsby T., Scott S. Materials applications for Non-Lethal: Aqueous foams [Электронный документ]. Sandia National Laboratory Report, 1999. www.osti.gov/ scitech/servlets/purl/13985-YmMxeI/webviewable/ (дата обращения 23.11.2017). 25. Патент США 5853050. Composition and Method for Generating a Foam Barrier and Methods of Use Thereof. Дата публикации 29.12.1998. 26. Scott S.H. Sticky foam as a Less-Than-Lethal technology [Электронный доку- мент]. Sandia National Laboratory Report, 1994. https://www.osti.gov/scitech/servlets/ purl/442050 (дата обращения 23.11.2017). 27. Боеприпасы / под ред. В.В. Селиванова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Бау- мана, 2016. 28. Armbrust Т., Rozincsak L., Klemenz М. et al. Inhibitors for non-lethal anti- material applications // Proc, of 8th European Symposium on Non-Lethal Weapons. Ettlingen (Germany), 2015.
Глава 3 Оружие нелетального физического (механического) действия В данной главе рассмотрены различные виды ОНД, которые оказыва- ют на цель механическое воздействие, описываемое законами механики. Поражающими факторами такого оружия являются кинетическая энергия или акустические колебания. 3.1. Средства кинетического воздействия Действие кинетических элементов (КЭ) основано на использовании кинетической энергии удара для оказания болевого воздействия. При этом не происходит проникания КЭ через кожные покровы и соответственно не возникают открытые повреждения, сопровождающиеся кровопотерей. Эти элементы выполняются из разных материалов, имеют разнообразную форму и входят в боекомплект разных систем оружия (как штатных, так и специальных). Кинетические элементы современного образца появились в арсеналах полиции и армии в конце 1950-х гг. в дополнение к водометам, дубинкам и ирритантам. Основным предназначением КЭ является создание в по- лицейских операциях альтернативы огнестрельному оружию. Первое применение КЭ было предпринято в 1958 г. в операции по установлению контроля над толпой во время массовых демонстраций в Гонконге. При этом были использованы цилиндрические КЭ длиной около 2,5 см, изготовленные из тикового дерева. Поскольку при прямом попада- нии такие КЭ могли нанести тяжелые травмы — вызвать переломы костей и даже привести к смертельному исходу, элементы отстреливались рикоше- том по ногам. Однако даже при рикошетной стрельбе имелась значительная вероятность нанесения травмы в результате непредсказуемого направления рикошетирования от поверхности. Вследствие несовершенной конструкции и опасности применения вы- стрелы с подобными КЭ не получили распространения. Более безопасным и эффективным является разработанный в Великобритании выстрел L3A1 (рис. 3.1, а) с КЭ из жесткой резины. Длина КЭ равна 15 см, диа- метр — 3,5 см, масса — 140 г. Впервые эти выстрелы были использованы в июле 1970 г. в Северной Ирландии полицией и армией Великобритании. Необходимость подобного средства была обусловлена спецификой опера- ций. Столкновения с агрессивно настроенным гражданским населением требовали применения нелетальных средств с дальностью действия, боль- шей, чем дальность полета камня со стороны демонстрантов. Точность КЭ, отстреливаемого из гладкоствольного оружия, была невелика, поскольку на траектории элемент мог опрокидываться, поэтому, как и деревянные, такие КЭ были предназначены для рикошетной стрельбы на дальности
3.1. Средства кинетического воздействия 139 а ROUND ММ ВАТС L21A1 БН04/03Й! Рис. 3.1. Выстрелы нелетального кинетического действия, использовавшиеся полицией Великобритании: а — L3A1 с резиновым КЭ; б — L21A1 с пластиковым КЭ; в — L60A1 АЕР с пластиковым КЭ более 30 м. Выстрел был снят с вооружения в 1974 г., поскольку его не- штатное прменение приводило к травмам и смертельным исходам. И хотя относительное число летальных исходов при использовании L3A1 было весьма небольшим (по официальной статистике, на 55 000 выстрелов пришлось 17 летальных исходов, т. е. вероятность летального исхода со- ставила З Ю-4), это позволило активистам Ирландской Республиканской Армии осуществлять антигосударственную пропаганду и манипулировать общественным мнением, делая акцент на самом факте летальных исходов. В течение следующих десятилетий разработчики совершенствовали конструкцию и материалы КЭ: в качестве основного материала стала ис- пользоваться не резина, а другие эластомеры, в том числе полиуретан. В 2001 г. был представлен выстрел L21A1 (рис. 3.1, б), предназначен- ный для стрельбы из гранатомета L104A1, разработанного компанией Heckler&Koch. Основным преимуществом этого выстрела перед пред- шественниками стала его стабилизация на траектории за счет вращения, что существенно повысило точность стрельбы. Цилиндрический элемент помещался в гильзе длиной 103 мм и диаметром чуть менее 40 мм и был выполнен из жесткого полиуретана. Масса КЭ составила 98 г, дульная скорость — 72 м/с, максимальная дальность стрельбы — 50 м. Головная часть элемента слегка скруглена, что обеспечивает улучшенные аэро- динамические характеристики: кинетическая энергия на дистанции 48 м снижается лишь на 16 % (для сравнения, у предыдущей модели с плоской головной частью уменьшение энергии на аналогичной дис- танции составляло 27 %). Удачная конструкция и, как следствие, высокая безопасность применения снизили вероятность нанесения тяжелых травм
140 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия при попадании в уязвимые области тела, однако практика показала, что в случае попадания в голову риск возникновения нежелательных по- вреждений остается слишком большим. В 2005 г. был представлен усо- вершенствованный выстрел L60A1, получивший сокращенное название АЕР (англ. Attenuated Energy Projectile — снаряд пониженной энергии) (рис. 3.1, в), решавший указанную проблему. Как и его предшественник, снаряд помещался в гильзе длиной 103 мм, диаметром 39,4 мм и был выпол- нен из полиуретана. Отличительной особенность КЭ является удлиненная полая головная часть, снижающая энергию взаимодействия при попада- нии в жесткую преграду. Точность снаряда весьма высока: на расстоянии 50 м 95 % КЭ попадают в мишень в виде эллипса с размерами 400x600 мм. В отличие от Великобритании, где использовалась только одна последовательно совершенствующаяся модель КЭ, в США на рубеже 1960—1970-х гг. разрабатывался и использовался целый ряд элементов, существенно различающихся как техническими (габариты, масса, материа- лы), так и тактическими (безопасный и эффективный диапазон дальностей применения) характеристиками. В 1969 г. для разгона демонстрации были применены деревянные КЭ в форме коротких цилиндров; кроме того, ис- пользовались выстрелы типа bean bag — тканевые мешочки, наполненные свинцовой дробью, и пластиковая шрапнель. Также разрабатывались полые резиновые элементы с наполнителем. В начале 1970-х гг. был разработан элемент, сокращенно названный RAP (англ. Ring Airfoil Projectile — снаряд в виде кольца с аэродинамическим профилем) [1], массой 33 г и диаметром 63,5 мм, изготовленный из резины (рис. 3.2, а, б). Специфическая аэродинамическая форма снаряда (сечение кольца выполнено в форме крыла) обеспечивала значительное увеличение дальности полета при настильной1 траектории как за счет низкого коэффи- циента лобового сопротивления, так и за счет возникновения подъемной силы при ненулевых углах атаки, которая компенсирует снижение снаряда на траектории полета. Были разработаны две модификации: цельнорези- новый кинетический элемент (Sting RAP) и элемент из эластичной резины с углублениями, в которых находился наполнитель (порошок ирритан- та) — Soft RAP. Элементы отстреливались из ствольной насадки М234 (рис. 3.2, в) на автомат М16 (рис. 3.2, г) с помощью холостого патрона с дульной скоростью около 61 м/с (предполагалось, что серьезные травмы могут возникнуть при скоростях около 67 м/с), причем если элемент перво- го типа предназначался для создания исключительно болевого эффекта от удара, то элемент второго типа оказывал комбинированное воздействие за счет ирританта, выбрасываемого на цель вследствие деформации элемента от удара. Дальность действия RAP до 50 м. Несмотря на то, что было произведено более 500 000 элементов первого типа, они никогда не использовались и в 1995 г. были сняты с вооружения. Элементы второго типа не производились. Основная проблема стала ясна 1 Кривая линия полета снаряда, мало поднимающаяся над горизонтом оружия.
3.1. Средства кинетического воздействия 141 Рис. 3.2. Комплект для выстрела RAP: а — Sting RAP; б — Soft RAP; в — насадка М234, предназначенная для отстрела RAP (7 — держатель; 2 — демпфер; 3 — чашка с КЭ; 4 — втулка для крепления на ствол); г — автомат М16 с насадкой М234 уже после первых опытов их применения — нехватка данных о механизме ударного воздействия на организм человека и, как следствие, невозмож- ность создания безопасного на малых и эффективного на больших дис- танциях выстрела с КЭ. До конца 1990-х гг. в США не проводилось сколь-нибудь интересных исследований в данной области, и только в 1997 г. на волне общего ин- тереса к ОНД Национальным институтом юстиции (US National Institute Justice, NIJ) была открыта программа по углубленной оценке потенциала КЭ типа RAP, которая продолжалась до конца 1990-х гг. К настоящему времени RAP или его аналоги так и не поступили на вооружение армии и полиции США.
142 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия Классификация оружия нелетального кинетического действия Сегодня КЭ используются и в полицейских, и в военных операциях. Большое разнообразие конструкций и особенностей действия подобных специальных средств требует создания их номенклатуры. Среди выстрелов к карабинам и гранатометам можно провести раз- деление боеприпасов по числу КЭ: с одним, двумя или тремя КЭ, шрап- нельные кинетические боеприпасы нелетального действия. КЭ могут быть выполнены из дерева, полимерных материалов (на- пример, натуральных и синтетических эластомеров, таких как резина, полиуретан и т. п.), представлять собой тканевые оболочки — мешочки прямоугольной, квадратной или круглой формы, наполненные свинцовой или силиконовой дробью. Конструктивно КЭ могут иметь форму шара, короткого цилиндра (/ < 2d, где / — длина цилиндра, a d — его диаметр), удлиненного цилиндра (/ > 2d), капли, кольца. Кроме того, КЭ можно подразделить на цельные, обеспечивающие исключительно болевое воздействие за счет кинетической энергии, по- лые, содержащие во внутренних полостях порошкообразное или жидкое активное вещество, за счет которого обеспечивается комбинированное воздействие на живую силу, и КЭ из пластичного или эластичного мате- риала, содержащие внутри жесткий сердечник. По типу стабилизации на траектории выделяют следующие группы КЭ: стабилизируемые вращением, стабилизируемые оперением и неста- билизируемые. По эффективной дальности действия можно выделить КЭ, предна- значенные для: ближнего боя (до 10...15 м, что характерно для полицейских операций); средних дистанций (до 30...50 м, что характерно как для полицейских, так и для специальных военных операций); больших дистанций (до 100... 150 м, что характерно для военных опе- раций). По принадлежности к системам оружия КЭ подразделяют на: выстрелы к карабинам; выстрелы к гранатометам, в том числе подствольным (калибра 30, 37, 40, 43, 50 мм); выстрелы к ствольным насадкам на автоматическое оружие; выстрелы к специальным системам оружия; ручные гранаты; выстрелы артиллерийских комплексов оружия; инженерные мины (или стационарные охранные системы). Отдельно следует выделить пули к пневматическому оружию.
3.1. Средства кинетического воздействия 143 Боеприпасы нелетального кинетического действия Стандартная конструкция выстрела с КЭ калибра менее 23 мм вклю- чает цилиндрическую гильзу, в которой размещаются метательный заряд, капсюль-воспламенитель, пыж или нижнюю прокладку для передачи КЭ энергии расширяющихся пороховых газов и верхнюю герметизирующую прокладку. Кинетический элемент располагается в передней части гильзы. Основные конструкции применяемых выстрелов с КЭ калибра 18...23 мм приведены на рис. 3.3. Картечь (рис. 3.3, а) из эластичных мате- риалов в основном используется для стрельбы на малые дистанции, явля- ясь, по сути, средством самообороны. Характерные дальности воздействия 5... 10 м (максимальная до 15 м) определяются малой массой элементов (типовой выстрел содержит 18 элементов массой около 0,3 г и диаметром 8 мм каждый) и углом их разлета. На малых расстояниях элементы не успевают разлететься и травмы могут возникнуть за счет одновременного воздействия большого числа КЭ на малую площадь поверхности цели. Максимальные дальности воздействия достигаются за счет увеличения дульной скорости до 150...300 м/с. В общем случае эффективная даль- ность воздействия существенно зависит от ряда факторов: диаметра, числа и массы элементов, массы метательного заряда, калибра. Эффективная дальность воздействия одиночных круглых нестабилизи- руемых КЭ также определяется их дульной скоростью. Характерная масса элемента составляет 8... 10 г. Пуля шарообразной формы обладает многими преимуществами: однообразие условий встречи, технологичность и просто- Рис. 3.3. Основные конструкции применяемых выстрелов с КЭ калибра 18...23 мм: а — картечь; б — оперенный КЭ; в — КЭ (тканевый мешочек с дробью) с ленточным стабилизатором; г — несколько круглых КЭ; 1 — верхняя герметизирующая крышка; 2 — КЭ; 3 — корпус гильзы; 4—пыж; 5 — метательный заряд; 6 — капсюль-воспламенитель
144 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия та конструкции, удовлетворительные аэродинамические характеристики. Тем не менее, одной из основных проблем при проектировании выстрелов с КЭ калибра до 23 мм является малая площадь миделя1 и соответственно малая площадь контакта КЭ с целью. При указанных размерах упругие свойства резины не позволяют значительно увеличить площадь контакта за счет деформации пули, т. е. площадь взаимодействия примерно равна площади миделя элемента. Таким образом, с увеличением эффективной дальности воздействия возрастает и дальность травмоопасного воздей- ствия, что с учетом низкой кучности стрельбы может привести к возник- новению значительных травм. Использование более мягких материалов существенно снижает аэродинамические характеристики пули из-за их низкой плотности и соответственно малой массы пули. Тактика при- менения КЭ обычной конструкции с большой дальностью действия (до 70... 100 м) предполагает стрельбу непосредственно по нижним конечностям биообъекта или стрельбу по нижним конечностям рикошетом от поверх- ности земли, причем минимальная безопасная дальность составляет около 40 м. Кинетические элементы, рассчитанные на использование на более коротких дистанциях (до 20 м), могут отстреливаться непосредственно по биообъекту. Кроме круглых нестабилизируемых КЭ также используются и цилиндрические удлиненные. На вооружении МВД Российской Федерации долгое время находился выстрел «Волна-P» (рис. 3.4) калибра 23 мм, входящий в боекомплект карабина КС-23. Кинетический элемент представляет собой резиновый Рис. 3.4. Выстрел калибра 23 мм с резиновой пулей «Волна-P» (показано две модификации): 1 — гильза; 2 — резиновая пуля; 3, 5 — войлочный пыж; 4 — обтюратор; 6 — перфорированный пыж; 7 — охотничий порох 1 Наибольшее по площади поперечное сечение тела, движущегося в воздухе.
3.1. Средства кинетического воздействия 145 шар массой 9,8 г, отстреливаемый со средней скоростью 125 м/с (на рас- стоянии 10 м от дульного среза) на дальность 40...70 м. Параметр кучно- сти R50 (радиус круга, вмещающий 50 % всех попаданий) на расстоянии 35 м равен 350 мм. Болевой эффект, создаваемый КЭ, и его останавливающее действие напрямую зависят от площади контакта КЭ с поверхностью тела. Для увеличения площади контакта разработано несколько конструкций вы- сокодеформируемых ударников. При взаимодействии с целью часть ки- нетической энергии расходуется на деформацию КЭ, следовательно, ее можно увеличить на траектории, тем самым увеличив дальность полета КЭ без повышения вероятности неблагоприятного воздействия на цель. Идеальный материал позволит КЭ, сохраняя форму в патроне и на траек- тории, при взаимодействии с целью деформироваться в диск с большой площадью поперечного сечения. Основным преимуществом стабилизируемых оперением резиновых или полиуретановых КЭ (рис. 3.3, б) является повышение кучности стрельбы в сравнении с неоперенными КЭ. Эффективная максимальная дальность применения элементов массой порядка 10 г при стрельбе непосредственно в цель составляет 40...50 м, причем безопасная дальность изменяется от 15 до 20 м. К стабилизируемым КЭ малого калибра также относятся тканевые или полистироловые чехлы, наполненные дробью из тяжелых материалов (свинец и т. п.) с ленточным стабилизатором (рис. 3.3, в). Чехлы могут быть выполнены в виде мешочка или подушечки круглой или прямоугольной формы. В корпусе выстрела чехол находится в свернутом состоянии, при выстреле он разворачивается и деформируется при попадании в соответствии с формой поверхности цели. Кинетические элементы этого типа весьма эффективны на дальностях до 20...25 м. Их основные преимущества — боль- шая масса (около 40 г) и высокая степень деформации при взаимодействии с преградой, обеспечивающая увеличение площади контакта и, как след- ствие, болевого эффекта от удара. Практика применения таких элементов показала необходимость жесткого контроля технологических характеристик выстрела (массы элемента и метательного заряда) для достижения стабиль- ности начальной кинетической энергии КЭ. Превышение кинетической энергии, соответствующей пороговым значениям проникания в кожные покровы, приводит к возникновению открытых ранений, причем глубина раневой полости будет больше на дальних д истанциях, поскольку снижение кинетической энергии элемента приводит к снижению его деформации при взаимодействии. Увеличить площадь контакта КЭ малого калибра с целью можно путем применения КЭ различных типов: 1) КЭ из деформируемых эластичных материалов или структур, ко- торые в деформированном виде могут умещаться в корпусе патрона, а после вылета из канала ствола раскрываться, увеличивая площадь миде- ля. В таких конструкциях может быть предусмотрена наседающая1 масса, 1 Масса, находящаяся выше определенного сечения.
146 Глава 3. Оружие нелетального физического (механического) действия позволяющая повысить деформацию элемента при соударении с целью. Недостатком такого подхода являются очень плохая аэродинамика эле- мента и, как следствие, низкая точность и малая дальность применения; 2) КЭ из упругих материалов с полостями, прорезями и проточками. Как и в первом случае, элемент в патроне находится в свернутом виде, раскрываясь после выпета из канала ствола. В данном случае аэродина- мические характеристики КЭ будут несколько лучше; 3) КЭ, разрушающиеся (раскрывающиеся) при соударении с целью. Такие КЭ могут иметь хорошую аэродинамическую форму и оставаться компактными на траектории, что позволяет обеспечивать хорошую куч- ность стрельбы на больших (более 100 м) дистанциях. На рис. 3.5, а показан КЭ, представляющий собой тканевый чехол, наполненный дробью из тяжелых материалов с дополнительным грузом в донной части КЭ. При движении по траектории груз будет воздействовать на чехол, вызывая его деформирование, что увеличит площадь контакта КЭ Рис. 3.5. Конструкции КЭ малого калибра, позволяющие увеличить площадь контакта с целью: а — тканевый чехол с дробью и его действие по твердой цели; б — КЭ в виде кольца (1 — полукруг; 2 — выборки; 3 — канал); в — КЭ, представляющий собой в недсформи- рованном состоянии иссеченную полую сферу; г — КЭ в виде шара, покрытого длинным ворсом; д — раскрывающийся КЭ для стрельбы на дальние дистанции
3.1. Средства кинетического воздействия 147 целью [2]. В [3] описан КЭ из упругих материалов, который представляет собой кольцо в форме полутора (рис. 3.5, б), образованного вращением половины круга диаметром, равным калибру оружия, вокруг оси, лежащей в плоскости данного полукруга; при этом плоская сторона полукруга об- ращена внутрь к данной оси вращения и параллельна ей. До выстрела пуля удерживается в гильзе за счет сил упругих деформаций, возникающих при ее сплющивании. Под действием метательных газов (воздуха, продуктов сгорания пороха и т. д.) пуля движется по каналу ствола, сохраняя форму цилиндра. После вылета из канала ствола под действием внутренних упругих напряжений восстанавливается первоначальная форма пули (кольцо). При контакте с целью КЭ повторно деформируется, обеспечивая увеличение площади контакта. На противоположных концах внутреннего диаметра пули, совпада- ющего с продольной осью гильзы, сделано по две выборки, предназна- ченных для облегчения снаряжения боеприпаса за счет предотвращения образования складок при сплющивании пули. На этой же оси в передней или задней стенке пули может быть сделан сквозной канал, соединяю- щий внутреннюю и наружную поверхности кольца и способствующий ускорению восстановления первоначальной формы пули после ее вылета из канала ствола за счет затекания в плоскость сплющивания газов мета- тельного вещества или встречного потока воздуха в зависимости от места расположения канала. Кроме описанной конструкции возможно использование КЭ, пред- ставляющих собой в недеформированном состоянии иссеченную полую сферу (рис. 3.5, в) или шар, покрытый длинным ворсом (рис. 3.5, г) [4]. Для применения на больших дальностях (до 500 м) КЭ должны быть компактными и иметь хорошую аэродинамическую форму. Для обе- спечения нелетального эффекта при ударе такой элемент должен иметь корпус, сильно деформируемый при взаимодействии с преградой. На рис. 3.15, д [5] показана пуля с упругой головной частью, внутри которой имеется полость, и жесткой цилиндрической донной частью также с ма- лой цилиндрической полостью. Пуля имеет два-три (или более) подреза, выполненные таким образом, что при взаимодействии с целью головная часть деформируется и корпус пули раскрывается, тем самым демпфируя кинетическую энергию КЭ и увеличивая площадь контакта с целью, что предотвращает проникание пули через кожные покровы. Снаряды большего калибра, например гранаты калибра 30...40 мм, редко выполняют в форме шара, обычно они представляют собой удлиненные элементы со скругленной головной частью, стабилизиру- емые вращением. Их масса в зависимости от конструкции обычно на- ходится в диапазоне 20...140 г, дульная скорость — 50...137 м/с. Больший диаметр снаряда позволяет использовать материалы меньшей твердости, тем самым увеличивая их деформацию при встрече с преградой. При деформации КЭ могут как увеличивать свой диаметр (расплющиваться), тем самым увеличивая площадь контакта с целью, так и деформироваться
148 Глава 3. Оружие нелетального физического (механического) действия в осевом направлении за счет уплотнения пористого материала головной части. На рис. 3.6, а приведена схема гранаты ХМ 1006 (США) калибра 40 мм с головной частью улучшенной аэродинамической формы из высокоплот- ной вспененной резины, закрепленной в пластиковом поддоне. Снаряд на траектории стабилизируется вращением, для чего на поддоне выполнен а Рис. 3.6. Основные конструкции применяемых выстрелов с КЭ калибра 37...40 мм: а — выстрел с гранатой ХМ1006 (США) с головной частью из вспененной резины (1 — головная часть; 2 — поддон; 3 — гильза; 4 — метательный заряд; 5 — капсюль-воспламенитель); б — выстрел Direct Impact (США) (1 — разрушаемая головная часть (пенопласт); 2 — наполнитель; 3 — корпус; 4 — капсюль-воспламенитель; 5 — бездымный порох; 6 — 40-мм алюминиевая гильза); в — модификации гранаты Arwen AR-1 (Канада) выступ, обеспечивающий закручивание гранаты в канале ствола. Головная часть при взаимодействии с твердой преградой сильно деформируется, при- чем поддон играет роль наседающей массы. Деформация в данном случае происходит не в радиальном направлении, т. е. площадь взаимодействия соответствует площади миделя снаряда. Безопасность обеспечивается за счет того, что головная часть демпфирует часть энергии, обеспечивая однообразное действие на расстояниях от 1,5 до 24 м. Дульная скорость гранаты приблизительно 99 м/с, максимальная эффективная дальность стрельбы около 40 м, диаметр КЭ 41 мм, масса 30 г, длина 63 мм. У дульного среза кинетическая энергия элемента составляет 138 Дж, на расстоянии 35 м снижается до 90 Дж, на 50 м — до 80 Дж. Сходную конструктивную схему имеет 40-мм выстрел Direct Impact (США), схема которого показана на рис. 3.6, б. Кинетический элемент состоит из пластикового корпуса-поддона и разрушаемой головной части из пенопласта, внутренний объем которой заполнен порошкообразным
3.1. Средства кинетического воздействия 149 веществом. В качестве наполнителя могут выступать инертный, марки- ровочный или раздражающий составы. При ударе о преграду головная часть деформируется и разрушается, высвобождая наполнитель, который оказывает дополнительное действие на цель. Диаметр КЭ составляет 41 мм, длина — 74 мм, масса — 39 г, а начальная скорость — 90 м/с, при этом мак- симальная эффективная дальность стрельбы практически достигает 36 м. Снаряды производства компании Arwen AR-1 (Канада) имеют ориги- нальную конструкцию (рис. 3.6, в): снаряд калибра 37 мм имеет скругленную головную часть диаметром 37 мм и длиной 50 мм и заднюю коническую часть меньшего диаметра (от 24 до 20 мм). В зависимости от модели го- ловная часть может быть как монолитной, так и деформируемой за счет полости, заполненной воздухом. Снаряд с деформируемой головной частью при ударе передает меньше энергии цели. Масса КЭ составляет 78 г, дульная скорость — 74 м/с, максимальная дальность стрельбы — 100 м. Для повышения деформации при соударении разрабатываются и другие оригинальные конструкции. На рис. 3.7 показаны выстрел Bliniz и КЭ, отстреливаемый из гранатомета Cougar, разработанного компанией Alsetex (Франция) под уникальный калибр 56 мм. Кинетический элемент (рис. 3.7, б) представляет собой мешочек с наполнителем, деформирующийся при ударе в «блин» с диаметром контактной поверхности до 120 мм. Длина гильзы составляет 85 мм, диаметр — 56 мм, масса кинетического элемента — 82 г, кинетическая энергия — 157 Дж на дистанции 5 м (на меньших дальностях КЭ не применяется) и 150 Дж на дистанции 15 м, скорость на расстоянии 5 м от дульного среза достигает 60 м/с. в Рис. 3.7. Выстрел Bliniz калибра 56 мм (а), КЭ (б) и гранатомет Cougar (в) (Франция) Российский выстрел ударно-шокового действия с эластичным поража- ющим элементом ВГМ 93.600 (рис. 3.8, а) предназначен для физической нейтрализации живой силы с минимальным ущербом для здоровья био- объекта. Граната отстреливается из многозарядного помпового гранатомета с подвижным стволом ГМ-94 (рис. 3.8, б). Масса КЭ составляет 120 г, дли- на — 120 мм, диаметр — 43 мм. Материал оболочки КЭ — резина. Эф- фективная и безопасная дальности применения определяются диапазоном
150 Глава 3. Оружие нелетального физического (механического) действия Рис. 3.8. Граната ВГМ 93.600 (а) и гранатомет ГМ-94 (б): 1 — гильза с метательным зарядом; 2 — пластиковый вкладыш; 3 — резиновый колпак; 4 — пластиковый упор значений 30... 120 м, дульная скорость достигает 50 м/с, а дульная энер- гия — 150 Дж. Конструкция снаряда (внешняя полая эластичная оболочка из резины) также предполагает его высокую деформацию при соударении с преградой. Безопасность и эффективность действия КЭ может быть достигнута не только за счет деформации, но и за счет разрушения оболочки полого КЭ при ударе о преграду. Перспективными представляются кинетические элементы, изготовленные из пористого материала, или полые, содержащие полезный наполнитель и оказывающие комбинированное воздействие как за счет кинетической энергии, так и за счет действия химически активного наполнителя. Такой подход реализован в боеприпасах Pepperball (США) и FN 303 (Бельгия). Система Pepperball (рис. 3.9) появилась в результате попытки решить проблему излишней кинетической энергии резиновых пуль. Однако считать Pepperball кинетическим нелетальным оружием не совсем корректно. Си- стема состоит из пневматического ружья или пистолета, отстреливающего полые резиновые КЭ с наполнителем — ирритантом PAVA или красящим составом (рис. 3.9, в, г). С одной стороны, при попадании в цель гранулы оказывают на нее некоторое кинетическое действие, однако оно настолько мало, что его нельзя сопоставить с действием других КЭ. С другой сто- роны, подобная система является эффективным и безопасным средством
3.1. Средства кинетического воздействия 151 в Рис. 3.9. Система Pepperball: пневматическое ружье (а) и пистолет (б); стабилизируемый КЭ (в): 1 — головная часть; 2 — корпус с оперением; 3 — ирритант; нестабилизируемый КЭ (г): 1 — ирритант; 2 — части корпуса; 3 — герметизирующие прокладки доставки химических реагентов на довольно большие расстояния. Даль- ность прицельного выстрела составляет 20 м, полная дальность стрельбы — 46 м. Эффективное подавление цели достигается за счет скорострельности системы и объема магазина до 450 выстрелов. При создании системы FN303 (рис. 3.10) компания FH Herstal (Бельгия) сформулировала основные проблемы использования современных КЭ при отстреле из штатного вооружения следующим образом: низкая точность, малая прицельная дальность, однозарядность оружия и опасность возник- новения травм. Применение пули FN303 калибра 0,68 дюйма (диаметр КЭ 17,3 мм) частично решает эти проблемы. Кинетический элемент выстрели- вается с начальной скоростью около 90 м/с, при ударе о цель деформирует- ся и разрушается. Передняя часть КЭ (рис. 3.10, б) имеет полусферическую форму, состоит из оболочки из полистирола, содержащего нетоксичный
152 Глава 3. Оружие нелетального физического (механического) действия Рис. 3.10. Система FN303 компании FH Herstal (Бельгия): а — карабин (1 — пусковое устройство; 2 — приклад; 3 — обойма; 4 — баллон со сжа- тым воздухом); б — снаряд балласт-наполнитель — мелкую висмутовую дробь. Задняя часть, также состоящая из полистирола, наполнена гликолем. Эта часть имеет оперение с небольшими лопастями, обеспечивающими устойчивость на траектории и соответственно высокую точность выстрела. К гликолю может быть также добавлен краситель (смываемый — розовый флуоресцентный пигмент или стойкий — латексная краска на полимерной основе) или 15%-ная вытяжка красного перца. В этих случаях химический эффект сочетается с кинетиче- ским, который остается основным. Все заряды имеют одну и ту же массу (8,5 г), и их баллистика является идентичной. Производители утверждают, что при ударе о цель высвобождается энергия 33 Дж. Полуавтоматическое ружье работает на сжатом воздухе и изготовлено с использованием компо- зитных материалов. Система FN303 состоит из четырех составных частей (рис. 3.10, а)', собственно пусковое устройство 1 (гладкоствольное алюми- ниевое ружье длиной 25 см), приклад с пистолетной рукояткой 2, враща- ющаяся 15-зарядная обойма 3 и баллон со сжатым воздухом 4 с давлением 200 бар. Оружие не превышает 74 см в длину и имеет массу 2,3 кг. Пусковая часть, на которую крепится баллон с воздухом, может быть легко отсоеди- нена от приклада и крепиться на многие штатные виды оружия посредством стандартного кронштейна. Эффективная дальность стрельбы 70 м. Для сравнения двух подходов к обеспечению эффективного и безопас- ного действия КЭ по цели (деформация или разрушение КЭ) на рис. 3.11 представлены результаты испытаний различных КЭ, описанные в [6]. В качестве порогового значения на диаграмме кинетической энергии (рис. 3.11, а) выделено значение 53 Дж, соответствующее «стандартной» энергии бейсбольного мяча. Пороговое значение плотности кинетической энергии составляет 6 Дж/см2 и соответствует повреждению роговицы глаза.
3.1. Средства кинетического воздействия 153 б Рис. 3.11. Результаты сравнительных испытаний различных КЭ [6]: 1 — КЭ Bliniz; 2 — КЭ FN303; 3 — выстрел с одним резиновым КЭ; 4 — выстрел с 15 резиновыми КЭ (картечь); 5 — тканевый мешочек, заполненный дробью; 6 — мяч для игры в сквош; 7 — мяч для игры в большой теннис Пороговое значение по прониканию в глиняный блок составляет 44 мм и принято как безопасное при тестировании бронежилетов. По диаграммам хорошо видно, что снаряды Bliniz при высокой кинетической энергии обе- спечивают достаточно безопасное воздействие за счет большого калибра и сильной деформации при ударе о преграду. В то же время снаряды FN303, обладая сравнительно малой кинетической энергией, характеризуются высокой плотностью кинетической энергии и, как следствие, создают значительно более глубокую каверну при стрельбе по глиняному блоку, имитирующему цель. Отдельно от рассмотренных стоят КЭ, в конструкции которых имеется сердечник из высокоплотного и высокопрочного материала, например стали. Оригинальной разработкой является российский травматический бесствольный пистолет ПБ-4СП «Оса» (рис. 3.12). Пистолет представ- ляет собой ручное портативное огнестрельное оружие, предназначенное для использования силами правоохранительных органов в целях нейтра- лизации правонарушителя за счет болевого воздействия при выстреле травматическим ударником, вызывающего шоковое состояние. Оружие состоит из корпуса 1, держателя патронов с гнездами 2, стволов, выпол-
154 Глава 3. Оружие нелетального физического (механического) действия а Рис. 3.12. Бесствольный пистолет ПБ-4СП Оса (а) и травматический КЭ (б): а: 1 — корпус; 2 — держатель патронов с гнездами (кассета); 3 — защелка держателя патронов; 4 — фиксатор патронов; 5 — пусковая клавиша; 6 — контакты; 7 — электронное ком- мутирующее устройство (ЭКУ); 8 — лазерный целеуказатель; 9 — включатель лазерного целеуказателя; 10 — источник пита- ния; 11 — индикатор разряда источника питания; 12 — контакт- ный узел; б\ 1 — гильза; 2 — газогенератор; 3 — электрический капсюль-воспламенитель; 4 — пороховой заряд; 5 — травмати- ческий элемент (пуля); 6 — металлический сердечник ненных в виде гильз патронов с электровоспламенителем, и механизма приведения в действие, содержащего импульсный магнитоэлектрический и/или электрохимический источник тока, электрически соединенный с распределительным устройством, содержащим блок контактных узлов 12. Контактные узлы блока выполнены плавающими, в корпус оружия встроен лазерный целеуказатель 8, а в держателе патронов с гнездами выполнено сквозное отверстие, расположенное в его средней части между гнездами держателя патронов. В состав боекомплекта пистолета входят следующие выстрелы: травматический, светозвуковой, сигнальный. Травматический патрон (рис. 3.12, б) содержит гильзу 7, пороховой заряд (пироксилиновый порох) 4, воспламенительный элемент и травма- тический элемент 5. Воспламенительный элемент представляет собой элек- трический капсюль-воспламенитель 3 и газогенератор 2, запрессованный в гильзу. Гильза играет роль ствола и должна выдерживать давление в 4 раза большее, чем давление пороховых газов, поэтому ее изготовляют из высокопрочного алюминиевого сплава или армированной пластмассы.
3.1. Средства кинетического воздействия 155 Травматический элемент выполнен в виде резиновой пули 5 с ме- таллическим сердечником 6 и состоит из двух частей — головной и хвостовой, соединенных перемычкой (шейкой). Хвостовая часть пули имеет меньший диаметр, чем головная; при этом центр массы находится в геометрическом центре пули, что обеспечивает возможность ее закатки в корпус газогенератора. Калибр патрона с травматическим элементом 18,5x55 мм, масса патро- на с резиновой пулей 29 г, диаметр пули 15,6 мм, масса 13,3 г, начальная скорость 120 м/с, эффективная дальность стрельбы 1...25 м, начальная кинетическая энергия пули 85 Дж. Израильская компания Israel Military Industries (IMI) производит не- сколько моделей травматических боеприпасов со сходными снарядами. Бое- припасы представляют собой контейнеры, перед выстрелом закрепленные на пламегасителе автоматической винтовки. Контейнеры снаряжаются 8 или 15 поражающими элементами круглой или прямоугольной формы массой 17 и 16 г соответственно. Элементы выполнены из металла и имеют резиновое покрытие толщиной 1...2 мм. Начальная скорость элементов около 80 м/с, кинетическая энергия на дистанции 30 м составляет 20...30 Дж, а дальность применения — 20...80 м. На дистанции 50 м все поражающие элементы должны укладываться в круг диаметром 7 м. Важно отметить, что КЭ по- добной конструкции зачастую приводят к открытым ранениям и являются причиной возникновения серьезных травм. Нелетальным кинетическим действием обладают также ручные гра- наты, снаряженные КЭ, и некоторые типы боеприпасов, используемые вооруженными и специальными силами. Примером российского специального средства комбинированного нелетального действия может служить штурмовая ручная граната комби- нированного (раздражающего и ударно-шокового) воздействия «Кроль» (рис. 3.13, а). Она представляет собой устройство, состоящее из пластмас- сового корпуса, ударно-дистанционного взрывателя 7, диспергирующего заряда 6 и порошка вещества слезоточивого действия 8, в котором раз- мещен картечный заряд. После срабатывания ударно-дистанционного взрывателя происходит инициирование диспергирующего заряда, который обеспечивает практически мгновенное (~0,1 с) образование аэрозоль- ного облака раздражающего вещества и разлет резиновых сферических пуль. Объем образующегося аэрозольного облака составляет около 50 м3, а радиус эффективного действия резиновых элементов останавливающего действия — от 2 до 10 м. Масса гранаты не превышает 0,5 кг, время за- медления инициирования диспергирующего заряда после освобождения предохранительного рычага составляет (2,5 ± 0,5) с, граната надежно функционирует при температуре от —40 до +40 °C и при любой влажности окружающей среды. При этом концентрация активного вещества в аэро- зольном облаке такова, что исключает длительное пребывание биообъекта в области локализации облака. Сходная граната Stinger (США) (рис. 3.13, б) может снаряжаться 180 (диаметр 8,1 мм, твердость 75 ед. по Шору А) или 25 (диаметр 15 мм, твер-
156 Глава 3. Оружие нелетального физического (механического) действия Рис. 3.13. Ручные гранаты комбинированного действия: а — штурмовая ручная граната «Кроль» (1 — взрыватель; 2 —чека (шплинт); 3 — кольцо; 4 — рычаг; 5 — крышка; 6 — центральный диспергирующий заряд; 7 — резиновый эле- мент; 8 — ирритант; 9 — корпус); б — ручная граната Stinger (1 — узел инициирования; 2 — пиротехнический заряд; 3 — КЭ; 4 — резиновый корпус) дость 60 ед. по Шору А) шарообразными резиновыми КЭ 3 и 8 г пиротех- нического состава 2, обеспечивающего светозвуковой эффект и метание КЭ, а также ирритантом (2 г CS или 0,3 г ОС). Диаметр гранаты 79 мм, длина 132 мм, дальность действия КЭ 15 м. К армейским боеприпасам нелетального кинетического действия можно также отнести модификацию инженерной мины направленного действия (рис. 3.14, а), являющуюся нелетальным аналогом штатной ми- ны армии США М18А1 Claymore. Мина содержит около 600 резиновых шариков 2, имеющих начальную скорость 60...70 м/с и эффективную даль- ность действия до 15 м. Шарики укладываются в пластиковую матрицу и метаются за счет тонкого слоя низкоэнергетического взрывчатого соста- ва 3. Очевидным недостатком такой мины является отсутствие возможно- сти выбора режима действия на цель с точки зрения вероятности леталь- ного исхода. В более современной инженерной мине М7 Spider (США), общий вид которой показан на рис. 3.14, б, такой выбор предусмотрен. Устройство устанавливается вручную и имеет шесть сменных блоков-ство- лов направляющих, расположенных по кругу и способных отстреливать боеприпасы на дальность до 10 м. Каждый ствол содержит определенный тип боеприпаса, в том числе предусмотрена возможность использования боеприпасов нелетального действия, снаряженных светозвуковыми пи- ротехническими составами или резиновыми КЭ. Мина является частью системы противопехотного минирования местности. Также к армейским системам относятся четырехствольные мортиры калибра 66 мм LVOSS (США) для одновременного метания на расстояние
3.1. Средства кинетического воздействия 157 а б Рис. 3.14. Нелетальная модификация инженерной мины направ- ленного действия М18А1 Claymore (США) (а) и инженерная мина М7 Spider (США) (б): 1 — взрыватель; 2 — блок с резиновыми КЭ; 3 — корпус с взрывчатым составом; 4 — установочные «ножки»; 5 — крышка корпуса (показана отсоединенной) 50... 100 м четырех кассетных гранат (в каждой три отсека), которые могут быть снаряжены дымообразующими, раздражающими или светошумо- выми составами, а также 450 сферическими элементами диаметром 8 мм непроникающего кинетического действия, начальная скорость которых составляет 50...60 м/с, а эффективный радиус действия — около 10 м. Во Франции компанией Lacroix Defense & Security разработан ком- плекс Galix46, предназначенный для обеспечения безопасности военной техники при проведении операций невоенного характера [7]. В состав комплекса (рис. 3.15) входят корпус-направляющая и снаряд комбини- рованного действия, который содержит два блока, срабатывающих после выброса из направляющей. Первый блок с 18 резиновыми КЭ (масса од- ного КЭ 9,4 г, начальная скорость 130 м/с) с низкой твердостью, которые уложены вокруг трубки. Блок при срабатывании обеспечивает вывод из строя цели на расстояниях до 10 м. Второй блок содержит 24 элемента с ирритантом CS (масса ирританта в каждом элементе 1 г, время горения элемента 18 с) и обеспечивает дезориентацию цели на расстояниях до 40 м. Кроме того, при выбросе блоков создается акустическое воздействие с уровнем звукового давления в непосредственной близости от места сра- батывания около 170 дБ. Угол возвышения пусковой установки составляет 11°, что обеспечивает безопасную траекторию снаряда, т. е. срабатывание блоков происходит над целью. Танковые боеприпасы со сгорающими корпусами также могут содер- жать КЭ различной формы, отстреливаемые по типу картечи непосред- ственно из ствола орудия и создающие зону нелетального воздействия на расстояниях до 100 м от боевой машины. На рис. 3.16, а показан вариант
158 Глава 3. Оружие нелетального физического (механического) действия б Рис. 3.15. Боеприпас комплекса Galix46 (а) и боевой модуль, установленный на бронетехнике (б): 1 — КЭ; 2 — блок с КЭ; 3 — блок с элементами, снаряженными ирритантом; 4 — корпус боеприпаса; 5 — метательный заряд; 6 — механоэлектрическая система инициирования; 7 — пусковая установка такого боеприпаса [8], снаряженного удлиненными КЭ, которые стаби- лизируются на траектории оперением. Дальность эффективного нелегаль- ного поражения составляет от 75 до 110 м (ширина зоны поражения 17 и 25 м соответственно), на меньших дальностях КЭ могут представлять большую опасность для жизни и здоровья цели. На передней гермети- зирующей крышке снаряда выполнены подрезы, облегчающие ее разрыв при выстреле. Корпус снаряда изготовлен из высокоплотного вспененного полиуретана, сгорает при выстреле и не образует осколков, опасных для цели. Внутренняя полость снаряда, содержащая КЭ, выполнена в виде ступенчатого конуса, причем слои КЭ разделены прочными прокладками. При выстреле прокладки предохраняют резиновые элементы от деформа- ции и повреждения.
3.1. Средства кинетического воздействия 159 в Рис. 3.16. Танковый боеприпас со сгорающим корпусом: а — танковый картечный снаряд (7 — крышка; 2 — КЭ; 3 — прокладки; 4 — сго- рающий корпус; 5 — соединительная втулка; 6 — зона эффективного нелетального воздействия; 7 — зона летального воздействия); б — эластичный шрапнельный эле- мент (7 — пирозамедлитель-воспламенитель; 2 — светозвуковой состав; 3 — корпус); в — выстрел нелетального действия для автоматического нарезного гранатомета (7 — гильза с метательным зарядом; 2 — КЭ кольцеобразной формы; 3 — разру- шаемая головная часть) Минометные мины и гранаты калибра 40...50 мм могут снаряжаться эластичными сферическими элементами, обеспечивающими комби- нированное — кинетическое и светозвуковое — воздействие [9]. На рис. 3.16, б показана упрощенная схема эластичного шрапнельного элемен- та, для снаряжения которого возможно использование различных пиротех- нических светозвуковых составов. Данный шрапнельный элемент состоит из корпуса 3, выполненного из эластичного материала. Внутри корпуса помещен светозвуковой состав 2. Инициирование состава осуществляется тепловым импульсом, который подается от метательного заряда боепри- паса через пирозамедлитель-воспламенитель 1. Такой элемент содержит очень малую массу пиротехнического состава, поэтому для эффективной работы он должен срабатывать в непосредственной близости от цели. До- биться этого можно за счет удержания элемента на цели после попадания,
160 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия например, при нанесении на внешнюю поверхность элемента клея или изменении его конструкции. Выстрел нелетального действия для автоматического нарезного гра- натомета для стрельбы на малые (до 100 м) дальности (рис. 3.16, в) может быть использован для защиты конвоев в миротворческих и гуманитарных операциях [10]. Кинетический элемент 2 такого выстрела представляет со- бой кольцо с сечением, сходным по форме с сечением крыла. Подобная форма обеспечивает настильную траекторию полета элемента и малое снижение скорости элемента на траектории. Все существующие на текущий момент КЭ имеют дальность действия, ограниченную с двух сторон. Эффективная дальность действия растет с увеличением начальной скорости элемента, но при этом повышается и минимальная безопасная дальность действия. Технически эту проблему можно решить, используя системы с варьируемой начальной скоростью КЭ [11—14]. Принцип действия наиболее распространенных систем метания основан на энергии расширяющихся газов, образующихся в результате сго- рания энергетических материалов (порохов) или на энергии предварительно сжатых газов (пневматические системы). Кроме того, для метания могут быть использованы электромагнитные пусковые устройства или устройства на основе электрогидравлического эффекта. В случае, когда метание снаряда осуществляется за счет сгорания по- рохового заряда, изменения начальной скорости без изменения массы за- ряда можно добиться за счет отвода части пороховых газов. Отвод может быть осуществлен как через клапан в стенке ствола орудия, так и через отверстие в самом снаряде. На рис. 3.17 показано изменение давления в канале ствола при использовании различных схем метания. Начальная скорость v0 снаряда массой т при метании через ствол пороховым зарядом выводится из баланса энергий при выстреле: т^0 СТ где <р — коэффициент фиктивности массы (учитывает второстепенные формы работы продуктов горения пороха при выстреле); ц — коэффициент заполнения площади индикаторной диаграммы (зависимость давления в канале ствола от пройденного КЭ расстояния в стволе — p(L)), опреде- Рис. 3.17. Качественная зависимость из- менения давления в канале ствола р по длине ствола L для трех схем метания: 1 — классическое метание; 2 — метание с от- водом части пороховых газов через отверстие в стволе (£отв — расстояние, на котором нахо- дится отверстие); 3 — метание с отводом части пороховых газов через отверстие в снаряде
3.1. Средства кинетического воздействия 161 ляется как отношение S = pmLcT к площади под кривойp(L)‘, рт — макси- мальное давление в канале ствола; S — площадь сечения канала ствола; Zct — длина ствола. Тогда начальная скорость _ litripmd2LCT V0 —. . > у 4 (рт где d — калибр снаряда. Следует отметить, что оба указанных метода значительно усложняют как конструкцию оружия, так и практику его применения: они требуют наличия систем определения дальности до цели и дополнительных дей- ствий стрелка перед выстрелом — выбор нужного типа боеприпаса или установку диаметра клапана на оружии. Электромагнитные пусковые устройства подразделяют на рельсовые и соленоидные. Рельсовые устройства используют силу Лоренца и выпол- нены в виде двух параллельных направляющих со скользящим вдоль них якорем-снарядом. Сила Лоренца генерируется в расширяющейся токовой цепи, замкнутой на одном конце источником питания, а на другом — движущимся якорем-снарядом. Соленоидная пушка разгоняет проводя- щий снаряд за счет взаимодействия индуцируемых в нем вихревых токов с движущимся магнитным потоком. В [11] было показано, что электро- магнитная пусковая установка массой около 5 кг с источником питания типа литий-ионного аккумулятора ноутбука позволяет произвести около 30 выстрелов КЭ массой 90... 150 г с начальной энергией около 100 Дж. При этом начальная кинетическая энергия пули может варьироваться от 2 до 120 Дж. Электрогидравлический эффект — это способ преобразования электри- ческой энергии в механическую, совершающийся без промежуточных ме- ханических звеньев с высоким коэффициентом полезного действия. Сущ- ность этого способа состоит в том, что внутри объема жидкости специально формируется импульсный электрический разряд. Электрогидравлический эффект возникает при приложении к жидкости импульсного напряжения достаточной амплитуды и длительности, в результате чего развивается электрический пробой. Вокруг зоны образования пробоя возникает зона сверхвысокого давления. Использование электрогидравлического эффекта имеет некоторые преимущества перед пороховыми зарядами. Длительность электрического разряда в воде составляет 10-6...10-4 с (для порохов харак- терное время процесса 10-4...10-2 с), при этом энергии высвобождается на порядок больше, чем при горении порохов. Схема простейшей установки, позволяющей сформировать электрогидравлический разряд в жидкости, показана на рис. 3.18. На КЭ, находящийся в зоне повышенного давления в непосредственной близости от разряда, будут воздействовать и образу- ющаяся волна сжатия, и движущийся поток воды. В [14] показано, что начальную скорость КЭ можно изменять за счет изменения напряжения разряда, а также предложены следующие зависимости:
162 Глава 3. Оружие нелетального физического (механического) действия Рис. 3.18. Схема установки для созда- ния электрогидравлического разряда в жидкости: Со — рабочая емкость (конденсатор); J70 — прикладываемое напряжение; 1 — ключ; 2 — жидкость; 3 — разрядный промежуток щ ГЕЕ с0 у 2л3р£/ при еот « /0, v0 ~ 1/0 при Сот » /0, где (70 — зарядное напряжение; cQ — скорость звука в жидкости; у — по- казатель адиабаты (для разряда в во- де его можно принять равным 1,26); р — плотность жидкости; L — ин- дуктивность контура; I — расстояние между электродами (длина искрового промежутка); т — длительность раз- ряда; /0 — характерный размер объема жидкости. Материалы кинетических элементов Подавляющее большинство современных элементов кинетиче- ского ОНД изготовляют из эластомеров, т. е. полимеров, обладающих в диапазоне эксплуатации высокоэластичными свойствами. Эти материалы должны иметь достаточную твердость для того, чтобы снаряд не дефор- мировался внутри ствола оружия, но в то же время мог деформироваться при ударе о цель для предотвращения серьезных травм. Для создания КЭ в основном используется резина (эластичный матери- ал, получаемый вулканизацией каучука технической серой) и полиуретаны. Твердость резин, используемых для создания КЭ, лежит в диапазоне от 60 до 80 ед. по Шору А, а полиуретаны обладают более высокой твердостью. Для сравнения можно привести усредненные твердости по Шору А некоторых промышленных резиновых изделий: автомобильной шины — 60...70 ед., гидравлического уплотнительного кольца — 70...90 ед., резиновой пробки для ванны — 80...85 ед. (рис. 3.19). Резину получают, главным образом, вулканизацией резиновых смесей. При вулканизации в смесь добавляют компоненты, обеспечивающие не- обходимые технологические свойства резины, — вулканизующие агенты, ускорители и активаторы вулканизации, наполнители (технический угле- род, каолин и т. д.), противостарители, пластификаторы или мягчители (нефтяные и талловые масла, дибутилфталат и т. п.) и другие технологи- ческие добавки. Выбор каучука и состава резиновой смеси определяется назначением, условиями эксплуатации и техническими требованиями к изделию, технологией производства, экономическими и другими при- чинами [15]. Твердость и упругопластические свойства резин определяются входящими в их состав наполнителями и пластификаторами, а также сте- пенью вулканизации. В РФ твердость резины измеряется в соответствии
3.1. Средства кинетического воздействия 163 Резиновый КЭ типа «шар» Уменьшение диаметра 50 70 90 100 120 130 140 150 ।______।______।______।_____।______।______।_______। Роквелл Твердость материала Рис. 3.19. Качественное сравнение твердости резиновых и полиуретановых изделии с ГОСТ 263—75. Твердость по Шору обозначается в виде числового зна- чения шкалы, к которому приписывается буква, указывающая тип шкалы с явным указанием названия метода измерения твердости или прибора. Шкала А предназначена для более мягких материалов. Плотность резины рассчитывают как средневзвешенное по объему значение плотностей отдельных компонентов. Плотность технических резин обычно лежит в диапазоне 1... 1,8 г/см3. В качестве наполнителей для повышения плотности и твердости резин могут использоваться порошки металлов, например железа, или сплавов железа с другими металлами, или тугоплавких металлов, инертных к сере при температуре вулканизации каучука, к которым относятся вольфрам, молибден, тантал и цирконий. Плотность таких композиционных материалов может лежать в пределах от 1,5 до 3,2 г/см3. Механические свойства резин обусловлены их высокой эластично- стью и релаксационными свойствами и проявляются, в частности, при динамическом нагружении. Одномерное сжатие резины, происходящее при ударе КЭ о преграду, приводит к увеличению линейных размеров поперечного сечения элемента, вследствие чего элемент принимает боч-
164 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия кообразную форму. Характер деформации резины при сжатии зависит от напряжения, скорости деформации, габаритных размеров изделия и его конфигурации. При одинаковом напряжении резина деформируется тем больше, чем меньше опорная площадь изделия, так как в этом случае влияние сил трения меньше. Оценка действия кинетических элементов Для расчета параметров действия КЭ на различных расстояниях при известной начальной скорости элемента необходимо изучить до- звуковое движение КЭ в воздухе. Движение элемента в воздухе рас- сматривается при следующих допущениях: 1) плотность воздуха вдоль траектории постоянна; 2) влияние силы тяжести пренебрежимо мало; 3) элемент движется с углом атаки, равным нулю на всей траектории полета; 4) коэффициент лобового сопротивления на полете не зависит от скорости элемента. Для КЭ характерны дозвуковые (малые) скорости полета в диапазоне от 160 до 40 м/с, что позволяет без внесения большой погрешности допустить, что коэффициент лобового сопротивления на по- лете не зависит от скорости элемента. Тогда уравнение движения элемента имеет следующий вид: dv pBv2 _ т— = -^—Sc dt 2 где т — масса КЭ; v — скорость КЭ в момент времени t; рв — плотность воздуха; S — площадь миделя элемента; сх — коэффициент лобового со- противления. Для определения скорости элемента и соответственно характеристик его воздействия на цель необходимо получить закон падения скорости элемента в зависимости от пройденного расстояния. Используя замену dv dv dv рв5сг — = v—, представим уравнение движения в виде — =--------v. При на- dt dx dx 2т чальном условии в виде v(0) = v0 ( рв5с, ) v = voexp —-х . I 2m J . p„Scx Величину Дз =------, 1/м, зависящую от массогабаритных характери- 2m стик элемента и плотности среды, называют баллистическим коэффици- ентом. Коэффициенты лобового сопротивления для основных форм кинетиче- ских поражающих элементов при скоростях, характерных для их реального применения, приведены в табл. 3.1.
3.1. Средства кинетического воздействия 165 Таблица 3.1. Коэффициенты лобового сопротивления сх КЭ, имеющих форму простейших фигур при дозвуковых скоростях Форма элемента СХ Сфера /'“"ч ( ) v 0,47 Полусфера 0,42 Длинный цилиндр (/ > 2d) 0,82 Короткий цилиндр 1,15 Каплевидная 0,04 Цилиндр с полусферической головной частью 0,22 Интегрируя уравнение при начальных условиях v(0) = v0 и х(0) = О, получаем следующие законы движения элемента: Vo V = , 1+4V х=-!-1п(1 + Лбт0/). 4 Следует отметить, что при движении по траектории КЭ будет совер- шать колебания относительно центра масс. На рис. 3.20 представлены экспериментально полученные зависимости углов атаки, тангажа и ры- сканья от пройденного расстояния для 40-мм КЭ из вспененной резины массой 58 г и дульной скоростью 56,4 м/с [16]. Угол атаки а является углом между направлением вектора скорости КЭ и его осью симметрии; угол рысканья у — это угол поворота КЭ в горизонтальной плоскости, т. е. угол между продольной осью КЭ и вертикальной плоскостью. Угол тан- гажа 6 — угол между продольной осью КЭ и горизонтальной плоскостью. Из приведенных графиков хорошо видно, что в процессе движения значе- ния указанных углов колеблются в пределах ±15 град. Это свидетельствует о том, что КЭ, по форме отличающиеся от шара, с большой вероятностью бу- дет взаимодействовать с целью не по нормали. Такая ситуация существенно усложняет всестороннюю оценку взаимодействия элемента с целью, поэтому в методиках оценки взаимодействия факт наличия углов отклонения оси элемента от линии траектории не учитывается.
166 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия Рис. 3.20. Зависимость угла атаки а от пройденного расстояния х (а) и изменение углов тангажа 0 и рысканья у (б) на траектории 40-мм КЭ из вспененной резины массой 58 г при дульной скорости 56,4 м/с 9, град 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20 -20-15 -10 -5 0 5 10 15 у,град б Кинетические элементы, изготовляемые из мягких материалов, обычно имеют тупоголовую форму, причем обладают достаточно низкой кинети- ческой энергией. Таким образом, основной эффект действия на живую силу — болевой за счет удара без проникания через кожные покровы. Под ударом подразумевают кратковременное взаимодействие, при котором происходит передача части кинетической энергии ударника биообъекту. При этом в зависимости от типа преграды происходит прогиб поверхности преграды или жесткое соударение. Первый случай характерен для попада- ния КЭ в область груди и живота, второй — для попадания в голову. Тип повреждения, возникающий при ударе, называют закрытой локальной контузионной травмой или тупой травмой. Закрытая травма может про- являться в виде ушибов с подкожными кровоизлияниями, ушибов печени или легких с кровоизлияниями, сопровождающихся в тяжелых случаях разрывами этих органов. Отличие этого вида травмы от контузии ударной волной или закрытых повреждений при механической травме заключается в преимущественно локальных морфологических изменениях в органах и тканях в проекции удара. При тяжелых и крайне тяжелых воздействиях возникают повреждения, захватывающие весь орган целиком. Их причиной являются как волновое нагружение тела, так и локальное ударное нагру- жение части тела или тела в целом в результате передачи механического импульса ударника. Оценка действия КЭ сводится к определению диапазона уровней воздействий, являющихся эффективными, т. е. достаточными для вывода цели из строя, и безопасными, т. е. создающими травму, тяжесть которой признана приемлемой. При оценке безопасности действия КЭ оценивают обычно два параметра: вероятность проникания ударника через кожные покровы и вероятность возникновения той или иной травмы определенной части тела либо летального исхода. Особенности строения той части тела,
3.1. Средства кинетического воздействия 167 для которой проводится оценка вероятности травмирования, определяют характеристику КЭ, по которой выполняется оценка действия. Значения характеристики должны быть сопоставлены с вероятностью возникновения травмы определенной степени тяжести. Простейшим подходом при определении вероятности получения травмы является оценка соотношения получаемого значения параметра воздействия и предельно допустимого значения этого параметра, при ко- тором возникает травма. Формально этот подход может быть реализован расчетом фактора риска — отношения значения параметра воздействия к допустимому значению. Таким образом, травма возникает при значении фактора риска, равном единице. На практике более широкое применение получил вероятностный подход, т. е. определение вероятности возникнове- ния повреждения в зависимости от биомеханической реакции анатомиче- ской области тела. Зависимость биомеханической реакции от параметров нагружения может быть установлена в ходе проведения экспериментов с использованием биодостоверных манекенов или путем численного моделирования с использованием физико-математических моделей тела. Для построения искомой зависимости могут быть применены различные функции распределений. Наибольшее распространение получила модель логистической линейной регрессии: Р(х) =-----±-------- 1 + ехр(— а-0х) где Р(х) — вероятность травмы; аир — коэффициенты линейной регрессии, связанные с независимой переменной х и получаемые при статистическом анализе биомедицинских данных. Следует отметить, что на практике кроме логистической регрессии вполне можно воспользоваться и другими функ- циями распределения, такими как распределение Вейбулла, логнормальное и нормальное распределения. Все эти модели заметно отличались только на краевых значениях функции, где обычно нет достаточного количества экспериментальных данных. Действие КЭ можно оценивать по нескольким критериям: силе F взаимодействия КЭ с преградой, импульсу КЭ, кинетической энергии КЭ, плотности кинетической энергии, критерию травмы и вязкостному критерию. Рассмотрим некоторые из характеристик более подробно. Наиболее простой двухпараметрической характеристикой является ки- нетическая энергия (Дж) КЭ — мера механического движения ударника, зависящая от его скорости: „ ту1 ~ 2 ? где т — масса КЭ, г; у — скорость КЭ, м/с. Удельная кинетическая энергия (Дж/см2), определяемая отношением кинетической энергии к площади воздействия, является трехпараметри- ческой характеристикой:
168 Глава 3. Оружие нелетального физического (механического) действия Рис. 3.21. Оценка действия КЭ по эмпирической четырехпара- метрической модели: 1 — область низкой вероятности летального исхода; 2 — область сред- ней вероятности летального исхода; 3 — область высокой вероятности летального исхода; 4 — кривая, со- ответствующая М = 70 кг, d = 80 мм; 5 — кривая, соответствующая М = = 70 кг, d = 40 мм Ек mv2 е = — =----, A Ttd2 где Я = ти/2/2 — площадь воздействия снаряда на цель, см2; d — диаметр ударни- ка, см. В работе [17] была показана воз- можность использования эмпирической модели с четырьмя параметрами: массой КЭ т, его скоростью v, диаметром d и массой цели М. Эта модель, получен- ная в экспериментах с животными, была экстраполирована на взрослого человека весом до 70 кг. На рис. 3.21 представлены полученные зависимости в логарифмиче- ских координатах. Здесь приведены две прямые, разделяющее поле графика на три зоны — низкой, средней и высокой вероятности летального исхода. Развитием четырехпараметрической модели стала модель с пятью параметрами — так называемый критерий тупой трав- мы ВС (от англ. Blunt Criterion). Этот эмпирически полученный параметр предназначен для оценки воздействия на грудную клетку. Он связывает кинетическую энергию КЭ, его диаметр d, массу цели М и условную тол- щину передней части грудной клетки Т, см: ВС = 1п 0,5mv2 Mx/3Td Как уже упоминалось, этот критерий, полученный в ходе экспери- ментов с животными, был экстраполирован на массу взрослого человека (до 70 кг). Величину Т, которую можно интерпретировать как толщину кожного покрова и прилегающих тканей, для грудной области достаточно сложно точно определить, поскольку она зависит от многих параметров (возраста, пола человека и т. д.) и изменяется в широких пределах. Чтобы избежать определения этой величины, можно использовать модифицированную формулу: ВС = 1п 0,5/wv2 М2/3 kd ’ где к — эмпирический параметр, принимаемый равным 0,711 для мужчин и 0,593 для женщин.
3.1. Средства кинетического воздействия 169 Аналогичные параметры используются и в уравнении Л.М. Стурдивана, приведен- ном в работе [16], определяющем вероят- ность летального исхода при тупой травме грудной клетки: P(v) = 1 1+6,645-1014 [dM'/3T ) Это уравнение получено путем об- работки большого массива эмпирических данных, полученных в экспериментах с различными животными. На рис. 3.22 показана вероятность летального исхода для человека массой 80 кг, рассчитанная по модели Стурдивана для КЭ выстрела ХМ 1006 (США) при попадании в грудную Рис. 3.22. Вероятность леталь- ного исхода по модели Стурди- вана для гранаты ХМ 1006 при ее попадании в область грудной клетки (/ — расстояние от дуль- ного среза) клетку по следующим исходным данным: т = 58 г, v0 = 55 м/с, d = 40 мм, М = 80 кг, Т = 40 мм. Для оценки действия КЭ необходимо сопоставить его характеристики с уровнем повреждений цели, который принято называть тяжестью трав- мы. Она определяется местом и длительностью воздействия, а также его максимальной величиной. В соответствии с классификацией заброневой1 контузионной травмы по степени тяжести выделяют четыре степени тя- жести травмы по таким морфологическим признакам, как повреждение кожных покровов, легких, сердца, органов брюшной полости [18]. Харак- теристики степени тяжести травмы по ГОСТ Р 50744—95 приведены в табл. 3.2. Данная классификация быта разработана для оценки тяжести травмы, возникающей при попадании пуль традиционных средств пораже- ния по цели, защищенной элементами бронирования. Однако поврежде- ния, возникающие даже в случае непробития бронежилета, за счет резкого смещения бронеэлементов и образования в нем деформационного купола (выпучины), по своему механизму весьма сходны с повреждениями, возни- кающими при воздействии КЭ по незащищенной цели. Следует отметить, что в соответствии с приведенными в табл. 3.2 данными уровень допустимой заброневой контузионной травмы от действия КЭ должен быть не выше 2-й степени тяжести. Существенными недостатками описанной класси- фикации при ее применении в клинической практике являются высокая вероятность неоднозначной и субъективной трактовки классифицируемых групп и зависимость точности оценки от квалификации врача. В США и странах НАТО принята классификация травм в соответствии с сокращенной шкалой травм AIS (англ. Abbreviated Injury Scale) [19]. Руко- водство по применению шкалы AIS содержит девять разделов с описанием повреждений: головы (черепа и головного мозга), лица, шеи, грудной 1 Контузионная травма, полученная человеком в бронежилете в случае его непробития.
170 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия клетки, брюшной полости и таза, позвоночника, верхних и нижних конеч- ностей, кожи. В табл. 3.3 представлена классификация степени тяжести тупой травмы по шкале AIS и описаны повреждения для трех областей тела человека. По сути, данная шкала является показателем вероятности летального исхода Р, %, при этом чем выше показатель степени тяжести травмы, тем выше уровень опасности для жизни человека. Существенный недостаток AIS — методологический подход, предполагающий оценку повреждений по тяжести на основании только одного критерия — вероят- ности летального исхода без учета длительности лечения, восстановления боеспособности и физического ущерба. Таблица 3.2. Классификация степени тяжести тупой травмы Степень тяжести травмы Характер морфологических повреждений Характеристика потери боеспособности Вероятность возвращения в строй, % Утрата боеспособности Ограниченная боеспособность Полное восстановление 1 — легкая Ссадины кожи, кровоподтеки и ограниченные подкожные гемато- мы. Единичные очаговые субплев- ральные кровоизлияния До 1...3 мин До 15 мин До 1 сут 99 2 — средней тяжести Ссадины и разрывы кожи с крово- излияниями вокруг повреждения. Ушибленные раны кожи. Очаговые внутримышечные кровоизлияния ит. д. До3...5 мин До 10 сут До 15...20 сут 85 3 — тяжелая Закрытые и открытые переломы ре- бер. Разрывы плевры, кровоизлия- ния в ткань легких. Кровоизлияния под оболочки сердца, под капсулу внутренних органов брюшной по- лости и забрюшинного простран- ства и т. д. Пол- ная 15...20 сут 30...60 сут Вероятен летальный исход 25 4 — крайне тяжелая (летальная) Разрывы и размозжение внутрен- них органов. Массивные обширные кровоизлияния в вещество внутрен- них органов. Закрытая травма по- звоночника с повреждением спин- ного мозга. Повреждение крупного кровеносного сосуда (артерии или вены) Смерть на месте Смерть вслед- ствие ослож- нений Инвалид- ность и полная утрата боеспособ- ности у выживших 0
3.1. Средства кинетического воздействия 171 Таблица 3.3. Шкала травм AIS (США)1 Степень тяжести травмы Характер морфологических повреждений р, % Грудная клетка Брюшная полость Голова 1 легкая Поверхностное проникающее ранение Поверхностное проникающее ранение Повреждение кожи головы ~0 2 средняя Перелом грудины Разрыв селезенки менее 3 см глуби- ной, не вовлечены основные сосуды Сильное по- вреждение кожи головы ~1 3 тяжелая Проникающая травма груди с по- терей крови более 20 % (по объему) Пробитие толстой кишки Поверхностная проникающая травма (глубина менее 2 см) 5 4 крайне тяжелая Тяжелая контузия сердца, двусто- ронняя контузия легких Тяжелый разрыв почки, повреж- дение основного почечного сосуда Перелом осно- вания черепа (открытый или осколочный) 33 5 критическая Разрыв легких с напряженным пневмотораксом Обширный разрыв печени (поврежде- ние более 50 % со- судистой системы) Проникающая травма (глубина более 2 см) 58 6 летальная Разрыв желудочка сердца Разрыв печени Разрушение че- репа и повреж- дение мозга 99 Шкала AIS не предназначена дня совокупной оценки многочисленных травм различных областей тела, для этого используются две другие шка- лы — максимальная MAIS и ISS (англ. Injury Severity Score). При оценке тяжести травмы по шкале ISS ее рассчитывают как сумму квадратов по- казателя степени тяжести по шкале AIS для трех различных областей тела: ISS = (AISX )2 + (AIS2 )2 + (Л/53 )2. При этом важно понимать, что анатомические области тела при расчете показателя по шкале ISS не соответствуют ранее приведенным анатоми- ческим областям при применении шкалы AIS. Так, при расчете по шкале ISS шейный отдел позвоночника включен в область шеи, грудной отдел — в область груди, а поясничный отдел — в область брюшной полости. Оцен- ки по шкале ISS изменяются в диапазоне от 1 до 75, причем значение 75 соответствует трем травмам с оценками AIS = 5 или одной травме с AIS = 6. Для вооруженных сил в США принята система оценки травм по шкале MAIS [20], классифицирующая повреждения от 0 до 6 и не привязанная 1 Дана в сокращении для трех областей тела человека.
172 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия к конкретным частям тела человека (табл. 3.4). Оценка степени тяжести травмы проводится на основании одного повреждения с наибольшей сте- пенью тяжести по шкале AIS. Таблица 3.4. Шкала травм MAIS (США) Степень тяжести Уровень травмы по шкале Тип повреждений 1 Легкая Поверхностные травмы 2 Средняя Обратимые повреждения; необходима медицинская помощь 3 Тяжелая Обратимые повреждения; необходима госпитализа- ция 4 Крайне тяжелая Опасность для жизни; полного восстановления не происходит без медицинской помощи 5 Критическая Необратимые повреждения; полного восстановления не происходит даже при наличии медицинской по- мощи 6 Максимальная Практически 100%-ная вероятность летального исхода Конкретные значения параметров (характеристик) действия КЭ, со- ответствующие повреждениям различной степени тяжести, определяют в ходе проведения медико-биологических исследований. В табл. 3.5 пред- ставлены некоторые экспериментально полученные пороговые значения этих параметров [21—26]. Следует отметить, что приведенные данные яв- ляются результатом различных экспериментов с разными типами КЭ, что не позволяет трактовать их однозначно. Кроме того, значение параметра должно быть сопоставлено с определенной вероятностью возникновения повреждения, тогда как такие данные не всегда приводятся исследовате- лями. Таблица 3.5. Значения параметров действия КЭ и соответствующие им повреждения при взаимодействии ударника с различными частями тела человека Повреждение Параметр Значение Размерность Лиц Перелом скуловой кости 0 F <1,6 кН Перелом лобной кости F <6 кН Перелом нижней челюсти F <1,9 кН Перелом черепа <80 Дж Глаз Разрыв глазного яблока ш <3,9 Дж Разрыв глазного яблока е <0,24 Дж/см2
3.1. Средства кинетического воздействия 173 Окончание табл. 3.5 Повреждение Параметр Значение Размерность Грудная к Проникание в область ребер (спереди) глетка е <24,0 Дж/см2 Проникание в область ребер (сзади) е <52,7 Дж/см2 Повреждение (AIS < 3) вс <0,37 — Брюшная i Повреждение (AIS < 3) полость ВС <0,65 Повреждение (AIS < 3) F <2,75 кН Проникание в ко. Проникание в кожные покровы жные покрой е вы <10 Дж/см2 Проникание в кожные покровы е <23,9 Дж/см2 Болевойэ Легкая боль ффект е >2,15 Дж/см2 Сильная боль е >3,6 Дж/см2 Боль Обозначения: F— сила удара; £к — кин тическая энергия; ВС — критерий тупой: е етическая э гравмы. >6,0 нергия; е — Дж/см2 удельная кине- Реакция различных частей тела на удар может быть изучена экспери- ментально и теоретически с помощью биомеханических моделей. Характер- ным примером такой модели является механическая модель грудной клетки. При упрощенном одномерном рас- смотрении механизм взаимодействия КЭ с грудной клеткой может быть описан четырехэлементной моделью с сосредоточенными параметрами (рис. 3.23), описывающей инерци- онные и вязкоэластичные свойства грудной клетки [27]. Толщина грудной клетки D при- нимается равной 22 см. Податливость покровных тканей передней стенки груди (масса т2 = 0,45 кг) имитируется пружиной с коэффициентом упруго- сти к]2 = 2,81 кН/см. Большая часть массы внутренних структур грудного т 1 Е У1 Рис. 3.23. Модель одномерного взаи- модействия КЭ с грудной клеткой [28]
174 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия сегмента приписывается задней стенке (масса т3 = 27,2 кг), имитирующей позвоночник. Упругие характеристики грудной клетки задаются пружиной с коэффициентом упругости к23 = 0,263 кН/см, а их нелинейное возрас- тание при больших деформациях — дополнительной пружиной с k23S = = 0,526 кН/см (d = 3,8 см). Вязкоэластичные характеристики тканей и структур моделируют пружина с kve23 = 0,132 кН/см и амортизатор с со- противлением cve23 = 0,180 кНм/с. Анизотропная вязкость задается амор- тизатором с23 = 0,525 кН-м/с (на сжатие) и 0,230 кН-м/с (на растяжение). Модель вполне пригодна для проведения предварительных оценок трав- моопасности в случае малых скоростей деформации. В работах [28, 29] показана модификация модели для случая высо- коскоростного сосредоточенного непроникающего удара телом с малой массой по биообъекту. Элементы k23S, kve23 и cve23 не рассматриваются, поскольку их влияние на процесс деформирования грудной клетки в дан- ном случае мало. Выражение для силы сопротивления покровных тканей передней стенки груди в виде кХ2(ух — у2) заменяется на более сложное, учитывающее изменение свойств покровных тканей при высокоскорост- ном нагружении. Тогда биомеханическую модель можно записать в виде следующей системы уравнений: d2 т} т3 !t-^- = (A + Sv,2)S-i2!(y2-y,)-c2! dt1 v 7 v [dt dt) ^-k (v -vUc Л’ 2з(Л dt )’ где y2, y3 — координаты КЭ (см. рис. 3.23) передней стенки тела массой т2 и задней стенки тела массой т3 соответственно; А, В — эмпирические коэффициенты, характеризующие сопротивление грудной клетки в зави- симости от скорости нагружения; v = dyx/dt — скорость КЭ; S — площадь миделя КЭ. Отдельно рассматривается вопрос эффективности действия КЭ, т. е. достаточности его энергетических характеристик для выполнения по- ставленной задачи. Способность КЭ в момент ранения мгновенно лишить цель возможности к сопротивлению и совершению ответных действий называют останавливающим действием (ОД). На него влияют калибр КЭ и форма его головной части: чем больше калибр тупоголового элемента, тем больше его останавливающее действие. В [30] приведены расчетные зависимости для оценки останавливающего действия и относительного останавливающего действия (ООД), полученные на основе фундаменталь- ных экспериментов на животных: ОД = 0,0114^; ООД = 0,0179 mv0Sf,
3.1. Средства кинетического воздействия 175 где Е — кинетическая энергия КЭ, Дж; S — площадь поперечного сечения КЭ, см2; f — фактор формы головной части КЭ; v0 — начальная скорость КЭ, м/с. Значения фактора формы f колеблются в пределах от 0,9 до 1,25, причем меньшее значение характерно для круглой пули, а большее — для пули с плоской головной частью. Указанные соотношения применимы для сравнительной оценки КЭ. Экспериментальные методы оценки действия кинетических элементов За последние 30 лет разработаны различные модели тупых травм, однако ни один метод не пригоден для оценки действия обширного раз- нообразия боеприпасов по различным участкам тела. Более простые моде- ли включают только основные параметры, в то время как более сложные ограничиваются лишь очень специфическими моделями боеприпасов. Вследствие этого на практике в дополнение к аналитическим моделям ши- роко используют различные экспериментальные методы оценки действия КЭ. Все экспериментальные методы можно подразделить на три класса: изучение характеристик воздействия на макетах мягких тканей чело- века, выполненных из различных небиологических материалов; изучение характеристик воздействия на подопытных животных; непосредственное изучение характера поражения у пострадавших в процессе лечения. В первом классе можно выделить три группы классических методов экспериментальной оценки: тесты с баллистическим желатином; тесты с пластичными материалами; тесты на биодостоверных механических манекенах. Последние методы являются не только самыми совершенными с точ- ки зрения моделирования тела человека, но и самыми дорогостоящими. Также в последнее время активно развивается численное моделирование биологических структур и их ответной реакции на ударные нагрузки. Материалы, имитирующие ткани человека, представляют собой го- могенные составы, что позволяет обеспечить повторяемость результатов. Наибольшей проблемой является обеспечение динамического эквивалента тканей. Материал должен обеспечивать противодействие движению КЭ, сходное с противодействием реальных тканей. Основной недостаток этого метода заключается в том, что с помощью макетов невозможно воспроиз- вести все свойства мягких тканей человека, влияющие на тяжесть травмы. Биомеханический ответ тканей на удар КЭ состоит из трех компонентов: 1) инерционное сопротивление за счет ускорения массы тела; 2) эластиче- ское сопротивление за счет сжатия плотных структур и тканей; 3) вязкое сопротивление за счет вязкостных свойств тканей. Тесты с баллистическим желатином В качестве возможных наиболее распространенных материалов для имитации мягких тканей человека могут использоваться различные вязко-
176 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия эластичные материалы: пластилин, баллистический желатин, мыло, а для имитации кожных покровов — свиная или коровья кожа, резина, полиуретан и т. п. Кроме того, при тестировании КЭ на имитаторах не- обходимо учитывать различные типы одежды, которые могут быть на реальных целях. Имитаторы из этих материалов позволяют оценить вероятность и характеристики проникания КЭ в мягкие ткани. Для адекватного моделирования эти материалы, во-первых, должны по плотности соот- ветствовать мягким тканям человека и, во-вторых, обладать сходными упругопластическими свойствами и вязкостью. Физико-механическое по- ведение биологических материалов при приложении нагрузки отличается от поведения традиционных конструкционных материалов. Например, в отличие от гомогенных материалов кожные покровы не имеют посто- янного значения модуля упругости. Для них модуль упругости зависит от возникающего напряжения. Типичное поведение биологического материала при приложении к нему нагрузки представляется диаграммой напряженно-деформированного состояния с участком упругого дефор- мирования, который может быть как линейным, так и нелинейным, и участком пластического (неупругого) деформирования, характер которого зависит от истории нагружения. Для моделирования внутренних тканей человека наибольшее распро- странение получил 10%- или 20%-ный баллистический желатин, который имеет модуль упругости, приблизительно равный 100... 150 кПа. Баллис- тический желатин — прозрачная вязкая масса, бесцветная или имеющая желтоватый оттенок, продукт переработки соединительной ткани живот- ных (коллагена). Зависимость модуля упругости от приложенной нагрузки предполагает, что механическое поведение баллистического желатина имеет существенный вязкоэластический компонент. Таким образом, по свойствам он аналогичен мягким тканям человека, что делает его при- годным экспериментальным материалом. Однако следует понимать, что различные ткани человека имеют разные параметры жесткости и вязкости, а это соответственно влияет на параметры проникания КЭ. В [30] приведены эмпирические зависимости, связывающие степень контузии (СК) с такими параметрами полости, образовавшейся в результате удара в желатиновом блоке, как глубина Н и площадь S, позволяющими определить прогнозируемую степень контузии при возникновении тупой травмы: СК = -0,409 + 0,709Я + 0,0025 Для оценки повреждения и разрыва кожных покровов при взаимо- действии с КЭ в имитатор тела человека необходимо включать имитатор кожных покровов. Например, КЭ системы FN303 (см. рис. 3.10) про- никает в желатин, но не проникает через кожные покровы [6]. В раз- личных исследованиях использовались имитаторы кожных покровов из разных материалов. Хорошим имитатором является свиная кожа толщиной
3.1. Средства кинетического воздействия 177 3...4 мм, однако при этом достаточно сложно контролировать толщину слоя. В качестве имитаторов могут использоваться и искусственные материалы, такие как резина. В работе [31] материал для моделирования кожного по- крова грудной области тела 30-летнего мужчины имел следующие харак- теристики: предел прочности (180±20) кПа, относительное удлинение при разрыве (65±5) %, пороговая скорость КЭ в момент пробития в этом случае равнялась (94±4) м/с. Наиболее подходящим материалом оказалась частич- но выделанная дубленая коровья шкура толщиной 0,9... 1,1 мм. Пороговая скорость для нее составила 90,7 м/с, предел прочности (208,9+41,1) кПа, относительное удлинение при разрыве (61 ±9) %. Рис. 3.24. Имитатор тела человека для оценки вероятности прони- кания через кожные покровы: 1 — блок из баллистического желатина; 2 — замша с вспененной подклад- кой; 3 — крепления Стандартный имитатор, используемый для оценки вероятности прони- кания КЭ через кожные покровы, состоит из двух слоев (рис. 3.24). Блок из 20%-ного баллистического желатина, необходимый для оценки вероятности проникания КЭ внутрь тела, покрывают тонким слоем материала, предна- значенного для оценки вероятности разрыва кожных покровов. В качестве второго материала может выступать, например, замша с вспененной под- кладкой толщиной 6 мм. Кусок замши удерживается на желатиновом блоке с помощью эластичных лент с прищепками. Если после попадания КЭ на имитаторе не наблюдается видимых повреждений, то элемент считается безопасным. В общем случае вероятность проникания через кожные по- кровы зависит от части тела, с которой взаимодействует КЭ, и определяется плотностью кинетической энергии при ударе. Так, 50%-ная вероятность проникания в область печени достигается при плотности энергии воздей- ствия около 40 Дж/см2, в область грудины — при 23 Дж/см2, а в область проксимального отдела бедренной кости — около 26 Дж/см2. Процессы, происходящие в блоке баллистического желатина при взаи- модействии с ним ударника, регистрируют при помощи высокоскоростной
178 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия камеры. Некоторые кадры с критическими данными затем изучают для определения максимальной временной деформации так же, как изучается и сама поверхность желатина на предмет повреждений, например от про- никания ударника, или разрывов. Тесты с пластичными материалами Пластичные материалы позволяют охарактеризовать действие КЭ по кратеру, образующемуся после ударного взаимодействия КЭ с блоком ма- териала. При соблюдении постоянства свойств материала можно получить сравнительные данные о действии различных КЭ. Существующие методики позволяют исследовать отпечаток, создаваемый КЭ при взаимодействии со стандартными материалами, такими как пластилин. Основной харак- теристикой обычно выступает глубина каверны, образующейся на блоке пластичного материала. Аналогичный метод используется для определения эффективности защитных материалов, применяемых в средствах индиви- дуальной защиты (например, в бронежилетах). В существующих методиках не учитывается объем вмятины на пластилине, т. е. они не учитывают энергию удара, а характеризуют лишь опасность механического повреж- дения внутренних органов. Допустимая глубина отпечатка в стандартах различных ведомств разных стран мира варьируется от 16 до 44 мм. Процедура испытаний по стандарту Национального института юстиции США NIJ 0101.03, разработанная для оценки тупой травмы, возникающей при непроникающем взаимодействии пули с торсом, защищенным легким бронежилетом, включает размещение блока из пластилина на масляной основе (Roma Plastilina №1) в соприкосновении с тыльной поверхностью образца бронежилета. Затем производится отстрел пули по мишени и измеряется максимальная глубина каверны в пластилине. Глубина более 44 мм считается эквивалентной потенциально смертельной травме. Для оценки действия КЭ нелетального действия могут использоваться открытый блок пластилина или блок с имитатором одежды. В табл. 3.6 представлены результаты испытаний, полученные для 40-мм гранат не- легального действия с головными частями из различных материалов [16]. Таблица 3.6. Результаты баллистических стрельб по пластилиновой мишени Материал головной части КЭ Скорость удара, м/с Глубина каверны, мм Серия 1 Серия 2 Полиолефин 52 18,0 7,2 53 19,9 — 54 — 8,9 55 22,1 — Натуральный вспененный каучук 54 19,0 —
3.1. Средства кинетического воздействия 179 Было проведено две серии испытаний: серия 1 — с открытым блоком пластилина и серия 2 — с блоком, закрытым листом легкой бронеплас- тины. Максимальная глубина каверны в открытом блоке пластилина со- ставила 22,1 мм, что соответствует нелетальному воздействию. Выстрелы в защищенный броней пластилин показали существенное снижение передаваемой цели энергии, что было подтверждено максимальным значением глубины каверны 8,9 мм. Тесты на биодостоверных механических манекенах Биодостоверные механические манекены (биомеханические мане- кены) или суррогаты первоначально были разработаны как инструмент для оценки тяжести травм при автокатастрофах для автомобильной про- мышленности. Также они используются в спортивной индустрии, авиации и для оценки эффективности средств индивидуального бронирования. Некоторые из манекенов также нашли применение и для оценки действия ОНД. На текущий момент тестирование безопасности КЭ предлагается проводить на манекенах грудной клетки и головы. При проведении тестирования КЭ используется универсальная пу- сковая установка со сменными стволами и дистанционным управлением. Взаимодействие КЭ с манекеном регистрируется высокоскоростной ка- мерой. В общем случае проводят три тестирования, оценивая: точность выстрела (при дальностях выстрела 5 и 15м), вероятность возникновения тупой травмы и вероятность проникания в кожные покровы (оба последних теста при дальности выстрела 1,5 м). Вероятность проникания в кожные покровы оценивается на модели с баллистическим желатином. Отдельно рассматриваются травмы головы и лица. Для оценки тупой травмы грудной клетки используется биодостовер- ный имитатор 3-RBID (англ. 3-Rib Ballistic Impact Dummy), представляющий собой набор конструктивных элементов, которые имитируют грудину и три пары ребер, соединенных с позвоночником. Имитаторы ребер скреплены полиуретановым листом, перед которым устанавливается прокладка из вспененного полиуретана. Выстрел производится в прямоугольную область размером 11,5x21,5 см. Внутри имитатора устанавливается оборудование, позволяющее определять величину и скорость перемещения его внутрен- ней поверхности. В результате эксперимента для каждого выстрела опре- деляется параметр, получивший название «вязкостный критерий» (англ. Viscous Criterion, VC), коррелирующий с вероятностью возникновения травмы определенной степени тяжести. Этот критерий предназначен для определения серьезности повреждений мягких тканей и кардиореспира- торной дисфункции, вызванной тупым ударом, и учитывает не абсолютное максимальное значение прогиба грудной клетки, а динамику перемещения стенки грудной клетки D(t) и скорость ее перемещения в процессе вза- имодействия с ударником К . На рис. 3.25 показана схема определения критерия VC(/), м/с. Критерий вычисляется по следующей формуле:
180 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия Рис. 3.25. Определение вероятности возникновения тупой травмы на биодос- товерных имитаторах грудной клетки человека и схема вычисления вязкостного критерия VC(Z): 1 — ударник (КЭ); 2 — имитатор (манекен); 3 — датчик, фиксирующий перемещение передней стенки грудной клетки в зависимости от времени, D(f)\ у — скорость КЭ; /сж — длительность фазы сжатия грудной клетки; VCmax — максимальное значение VC Рис. 3.26. Биодостоверный механический манекен грудной клетки человека BTTR: а — общий вид манекена с укрепленным на нем бронежилетом; б, в — вид манекена и зависимость деформации от времени до удара и в процессе удара КЭ соответственно
3.1. Средства кинетического воздействия 181 vc(o=Kr.K(/)-C(O= dD(t) dD(t) dt Do Рис. 3.27. Биодостоверный меха- нический манекен головы BLSH: 1 — блок датчиков давления; 2 — корпус манекена; 3 — имитатор шеи; 4 — рукоятка механизма кре- пления к станине где V (t) — скорость деформации грудной клетки, м/с; C(f) — прогиб грудной клетки в зависимости от времени, %; Do — исходная толщина грудной клетки, м. Вероятность и уровень повреждения могут быть оценены с использо- ванием критических значений критерия VC, т. е. значением VCmax. Таким образом, в соответствии с этим критерием важно не только абсолютное значение прогиба грудной клетки, но и скорость (динамика) прогиба. Для понимания важности использования обоих этих параметров для опреде- ления вероятности возникновения травмы необходимо рассмотреть вос- становление сердечной деятельности и дыхания человека. Так, грудная клетка человека устойчива к относительно большим прогибам (до 20 %) при малой скорости (около 0,1 м/с), однако аналогичное значение прогиба при больших скоростях деформации может привести к серьезным травмам. На текущий момент считается, что VC = 0,6 м/с соответствует 25%-ной вероятности возникновения травмы степени тяжести больше 2 по шкале AIS. Такой степени тяжести соответствуют, например, переломы ребер или грудины. Более тяжелые повреждения, такие как контузия легких, возникают с вероятностью 25 % при VC = 2,8 м/с. Для оценки травмы грудной клетки могут использоваться и другие биодостоверные механические манекены, например BTTR (англ. Blunt Torso Trauma Rig), показанный на рис. 3.26. Манекен разработан компанией Biokinetics (Канада) и представляет собой гибкую цилиндриче- скую мембрану с креплениями для имита- торов одежды. Тяжесть травмы оценива- ется по скорости и площади деформации мембраны, величины которых измеряются с помощью неконтактного лазерного дат- чика, установленного внутри манекена, и чувствительной к давлению краски. Примером биодостоверного манекена головы является BLSH (англ. Ballistic Load Sensing Headform), также разработанный компанией Biokinetics и первоначально предназначенный для тестирования ар- мейских бронешлемов. Манекен (рис. 3.27) предназначен для оценки тяжести непрони- кающей тупой травмы головы и позволяет измерять возникающие нагрузки прямым методом при отстреле КЭ непосредственно по манекену. Элементы манекена, имити-
182 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия рующие голову, изготовлены из магниевого сплава. При попадании КЭ в манекен блок из семи датчиков измеряет силу, возникающую при контакте. В процессе проведения исследования блок датчиков закрывается имитато- ром кожного покрова из силиконовой резины, что позволяет имитировать более естественное распределение нагрузки на голову. Имитатор головы устанавливается на гибком имитаторе шеи. Для оценки травмы головы применяется критерий HIC (англ. Head Injury Criterion): HIC = max 1 h (^2 A) ’ где tj и t — произвольные моменты времени в течение импульса ускорения; a(t) — функция ускорения. Если значение критерия ниже 700, считается, что вероятность возникновения травм уровня AIS > 2 незначительна, если больше 1000, то вероятность возникновения травмы уровня AIS = 3 со- ставляет 50 %. 3.2. Водометы Водомет или водяная пушка — это устройство, предназначенное для выброса воды под большим давлением. Водометы используются весь- ма широко и достаточно давно в операциях по установлению контроля над массовыми беспорядками для предотвращения продвижения толпы в определенном направлении, а также ее рассеивания. Весь спектр устройств можно разделить на возимые и носимые варианты. Для использования в комплексных охранных системах, например в исправительных учрежде- ниях, создаются и стационарные установки. Специальные автомобили с водометными системами могут быть соз- даны на различных платформах. На рис. 3.28 представлены фотографии двух специальных автомобилей с различными массогабаритными характе- ристиками, оснащенных водометами. Выделим некоторые их особенности: • наличие от одного до четырех водометных лафетных стволов; в случае комплектации четырьмя стволами два основных располагаются на крыше автомобиля, а два дополнительных — на переднем бампере; • различные режимы «выстрела» водомета: воздействие водяной струей непосредственно по цели; также может использоваться режим, сходный с обычным режимом пожаротушения, при этом струя направляется выше правонарушителей и создает дискомфорт от намокания одежды и дез- ориентации; • наличие возможности внесения в воду добавок-ирритантов или маркирующих составов, хранящихся в отдельных баках; • дополнительные системы обеспечения безопасности спецавтомобиля: механизм кругового распыления ирритантов, гранатометы для отстрела
3.2. Водометы 183 а б Рис. 3.28. Специальные автомобили с водометами: а — малогабаритный (объем цистерны 2 тыс. л) АСВ-2,0-20 (3310)-120ВР «Гроза» (Рос- сия); б — крупногабаритный (объем цистерны 13 тыс. л) JRC-12000W (Корея) боеприпасов нелетального действия (химических и светозвуковых), а также систем акустического и светового воздействия; • ковш-таран для беспрепятственного движения автомобиля; • системы видеонаблюдения (с возможностью записи) кругового обзора и аудиоконтроля окружающей обстановки; • усиление корпуса листами из броневой стали. Можно привести усредненные характеристики возимых водометов в диапазоне от малогабаритных до крупногабаритных автомобилей: мак- симальная дальность действия 60...65 м, эффективная дальность действия 20...40 м, объем основного бака (цистерны) с водой 4... 10 тыс. л, объем дополнительных баков для активных веществ 50...100 л., подача насоса 10...70 л/с, подача основного лафетного ствола до 25 л/с, подача допол- нительного лафетного ствола 10 л/с. Основными конструктивными элементами водомета являются насос, обеспечивающий подачу жидкости из цистерны, и водяной ствол, форми- рующий струю жидкости и направляющий ее в окружающее пространство. Для водометов специального назначения используют струйные водяные стволы, формирующие длинную компактную струю. При соударении с целью струя оказывает на нее силовое давление. Сила струи уменьшается с расстоянием от ствола, что ограничивает радиус эффективного воздей- ствия на цель. Необходимо учитывать, что на малых дистанциях попадание струи может привести к нежелательным повреждениям цели. В современных водометах в основном применяют центробежные на- сосы. Их широкое распространение обусловлено следующими преиму- ществами: относительно небольшие габариты и масса; простота эксплуатации; равномерность подачи воды;
184 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия способность к «саморегулированию» (т. е. изменение расходов воды или прекращение ее подачи не выводит насос из строя). Существенный недостаток центробежных насосов состоит в том, что они не являются самовсасывающими, в результате чего появляется необхо- димость использования вакуум-насосов или компрессорной системы двига- теля. Приведем некоторые технические характеристики насоса НПЦ-60/100, используемого в водометных системах: номинальная подача 60 л/с, напор в номинальном режиме не менее 100 м, мощность в номинальном режиме не более 100 кВт, рабочее давление на входе в насос 6 кПа, рабочее давление на выходе из насоса 15 кПа, полная масса 65 кг. При оценке тактико-технических возможностей водомета определяю- щими являются параметры формирующейся струи, которая бывает сплош- ной и распыленной. В принципе, в зависимости от задачи в специальных водометах могут применяться оба типа, формирование которых определя- ется используемым ствольным насадком [32]. Однако наибольший интерес с позиции применения в качестве ОНД представляют сплошные струи. В воздухе сплошную струю условно делят на две последовательно распо- ложенные части — компактную и раздробленную. Последняя возникает вследствие разрушения сплошной части струи и отличается повышенным содержанием воздуха. Понятие компактной части струи дает возможность оценить качество струй, получаемых из того или иного ствола. Большая длина компактной части струи и, следовательно, большая часть всей струи имеют место при наиболее совершенных с гидравлической точки зрения водяном стволе и насадке. В общем случае на качество струи влияют сле- дующие факторы: сопротивление воздуха, наличие волновых движений в струе, форма и качество изготовления насадка и ствола, а также условия подвода воды к последнему. Коническая часть насадка (рис. 3.29) предна- значена для того, чтобы с наименьшими потерями энергии из-за сопро- тивления трению от соприкосновения жидкости со стенкой и нарушений в распределении скоростей преобразовать гидростатическое давление в скоростной напор у насадка. Рис. 3.29. Типичная форма конического насадка ствола водомета (а) и общий вид ствола водомета (б) (компания В.А.Т., Израиль)
3.2. Водометы 185 При практическом применении водометов пользуются понятием ра- диуса действия компактной части струи 7?к, представляющего собой рас- стояние от насадка до окончания компактной части струи. Для упрощения расчета наклонных сплошных струй их обычно приводят к вертикальным сплошным струям. Если сопротивление воздуха отсутствует, то струя поднимется на высоту V2 Я= —, М /-к ' 2g где v — скорость воды при выходе из насадка; g — ускорение свободного падения. Однако из-за сопротивления среды сплошная струя вертикально под- нимается только на высоту Нв =HM-h, где h — потеря высоты струи, которая может быть определена по эмпирической формуле Люгера [33]: Нв = Нм . 1 + фЯм Коэффициент ф можно вычислить следующим образом: 0,25 Ф =---------, d + (Q,ld)3 где d — диаметр выходного сечения насадка, мм. Зависимость между высотой вертикальной струи Нъ и радиусом действия всей струи R можно представить в виде формулы R = J\HB, где — коэффициент, зависящий от угла Р образующей радиуса действия струи с горизонтальной плоскостью (рис. 3.30). Значения коэффициента в зависимости от угла р приведены ниже: Р, град....... 90 75 60 45 30 15 0 /............. 1,00 1,03 1,07 1,12 1,20 1,30 1,40 J 1 ’ ’ ’ 5 ’ ’ ’ Для использования водомета в качестве ОНД интерес представляет компактная часть струи. Для стволов с насадком диаметром до 28 мм можно принимать, что огибающая кривая компактной части струи идет по окружности, т. е. радиус ее действия не изменяется при изменении угла наклона насадка. Тогда радиус действия компактной части струи можно принять равным К = fiHB = Ъ1+ 0,25Ям ’ J + (O,kZ)3 где/2 — коэффициент, значение которого зависит от высоты вертикальной сплошной струи:
186 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия Я,м...... 15 20 25 30 35 40 Рис. 3.30. Радиусы действия компактной и раздробленной струй: 1 — область действия компактных струй; 2 — область дей- ствия раздробленных струй; р — угол образующей радиуса действия струи с горизонтальной плоскостью; а — угол наклона насадка 45 0,62 Таким образом, дальность действия компактной части струи зависит от скоростного напора и диаметра насадка. При этом силу реакции струи на лафет F можно определить из закона изменения количества движения, принимая, что скорость потока при входе в насадок значительно меньше скорости потока на выходе: nd2 nd2 F = ~Р----= -Ям----, 2 2 где р — плотность жидкости в потоке. При ударе по цели жидкость растекается по поверхности, но при этом преграда в течение некоторого времени dt испытывает силу Р давления струи. В соответствии с теоремой о количестве движения можно записать тоуо -mxvx cos Ct] -m2v2 cosa2 = -Р, где т — масса жидкости; v — скорость жидкости; а — угол отклонения потока после удара о преграду; индексы 0, 1 и 2 соответствуют начальной струе и двум отраженным. Тогда при ударе по нормали cos а, = cosa2 = 0 и P = -Wovo=-p5'ov2, где 5^ — площадь взаимодействия набегающей струи с целью.
3.2. Водометы 187 Рис. 3.31. Схема устройства импульсного водомета: 1 — емкости с газом под давлением; 2 — камера с газом; 3 — пусковое устройство; 4 — область смешения; 5 — цистерна с водой; 6 — сжатый газ; 7 — насос; 8 — сопло; 9 — газо- водяная струя Рис. 3.32. Основные элементы носимого водомета (а) и экипировка в пожар- ном варианте (б): 1 — баллоны с водой и сжатым газом; 2 — устройство переноски (рюкзак); 3 — писто- лет; 4 — баллон с добавками Носимые водометы (и средства пожаротушения) появились отно- сительно недавно. Основой для них послужила импульсная техноло- гия: пневматическая водяная пушка выстреливает газоводяной смесью с очень большой скоростью непосредственно по цели. Схема пускового устройства показана на рис. 3.31. Оборудование в общем случае состоит из двух камер, разделенных быстродействующим клапаном. В камере 2 находится сжатый воздух под давлением 20...30 МПа, в передней — вода
188 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия с добавками — ирритантом или маркирующим составом. В канале ствола водомета нагнетается давление порядка 2,5...4 МПа, что обеспечивает вы- сокую начальную скорость потока жидкости. Обычно в качестве жидкости используется простая вода, которая находится в камере под давлением 0,6 МПа. Выстрел производится за счет специального высокоскоростного клапана, расположенного между двумя камерами. Клапан открывается на 10...20 мс. Давление воздуха, действующее на воду, разбивает струю и приводит к образованию мелкодисперсного потока с размером «капель» 100...700 мкм и начальной скоростью порядка 120 м/с. В результате дей- ствия такого потока суммарная площадь 1 л охлажденной воды достигает 60 м2 (в обычном состоянии 5,8 м2). Основная особенность импульсной технологии: чем выше скорость капли, тем большее количество воды достигнет цели. Данный тип водомета может быть весьма эффективен при использовании добавок — ирритан- тов. Способ формирования струи позволяет повысить степень дробления частиц ирританта, тем самым повышая эффективность его действия и снижая необходимое для достижения эффекта количество вещества [34]. Характерный пример устройства — носимый водомет 3012 компании IFEX (Германия). Объем основного бака 10 л, объем бака с ирритантом 300 мл, на один выстрел расходуется 1 л, для импульсного выброса во- ды предназначена двухлитровая емкость с давлением 300 бар. Рабочие давления: вода — 5 бар, воздух — 25 бар. Дальность действия лежит в диапазоне от 3 до 20 м в зависимости от сопловой мембраны. Масса водомета 30 кг. На рис. 3.32 показаны основные элементы и экипировка ручного водомета. Для работы ручному водомету необходимы две емкости: баллон с жидкостью и баллон со сжатым воздухом гораздо меньшего объ- ема. Оба баллона 1 помещаются в специальном рюкзаке 2 и соединены со стволом водомета при помощи гибких трубок. 3.3. Средства ограничения подвижности Механические средства ограничения подвижности можно подразделить на два типа: средства ограничения подвижности биообъектов и транс- портных средств. К первому типу относятся дистанционные системы для ограничения подвижности — сеткометы, которые дают возможность воз- действовать на движущийся объект на расстоянии без непосредственного контакта с ним, ко второму — устройства блокирования ходовой части или целиком транспортного средства. Проблема механической принудительной остановки транспортных средств долгое время решалась относительно низ- коэффективным способом — проколом покрышек. Сегодня для этой цели в основном используются средства нового поколения, обеспечивающие прокол покрышек и блокирование передних колес транспортного средства высокопрочной сетью, что позволяет остановить колесную машину массой до Ют, движущуюся со скоростью до 65 км/ч [35].
3.3. Средства ограничения подвижности 189 Основным элементом конструкции механических средств ограничения подвижности биообъектов являются тросы или ленты, изготовленные из ни- тей высокопрочных волокнистых материалов. Подобные синтетические во- локна используют также для создания текстильных бронежилетов [36]. Во- локна получают из жестко- или гибкоцепных полимеров. К жесткоцепным полимерам относят ароматические полиамиды (пара-арамиды), наиболее широкое применение среди которых нашли Кевлар (Kevlar, США) и Русар (Россия). К гибкоцепным относится сверхвысокомолекулярный полиэти- лен (СВМПЭ), молекула которого состоит из длинных линейных цепочек полиэтилена (молекулярная масса (2...6)106) с относительно слабыми (10... 20 кДж/моль) межмолекулярными связями (в отличие например, от Кев- лара, с его относительно короткими молекулами и сильными межмолеку- лярными связями). Основным международным производителем материалов из СВМПЭ является компания Dyneema (Нидерланды). Кроме того, для создания структур, используемых в механических средствах ограничения подвижности, применяют синтетические волокна, формируемые из по- лиамидов и характеризующиеся меньшей, чем у СВМПЭ и ароматических полиамидов, прочностью, но большим относительным удлинением при разрыве (табл. 3.7) [37], например нейлон, имеющий довольно высокую прочность и низкий модуль упругости в сравнении с натуральными во- локнами. Относительное удлинение при разрыве волокон пара-арамида и СВМПЭ примерно в 5 раз ниже, чем у нейлона, но прочность этих во- локон в 3—5 раз выше. Таблица 3.7. Некоторые характеристики типовых материалов, используемых в механическом ОНД, в сравнении со сталью Параметр Нейлон Арамид СВМПЭ Сталь Плотность, г/см3 Удельная разрывная нагрузка нити, мН/текс Прочность при растяжении, МПа Относительное удлинение при разрыве, % Модуль упругости, Н/текс Модуль упругости, ГПа Работа разрыва, мН/текс *Снижается при увлажнении. **Переход в пластическое состояние. 1,14 840* 960 20 7* 8* 80 1,45 2000 2900 3,5 60 90 35 0,97 3500 3400 3,5 100 100 60 7,85 330 2600 2** 20 160 ** Под деформацией (растяжением) понимается отношение увеличения длины образца к исходной длине в долях, аналогичная величина в про- центах называется относительным удлинением. Напряжение определяется отношением силы к площади приложе- ния этой силы. Однако для волокон площадь сечения редко измеряется
190 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия Относительное удлинение, % Рис. 3.33. Зависимость удельного на- пряжения от относительного удлине- ния волокон различных материалов: 1 — высокомодульный полиэтилен; 2 — пара-арамид; 3 — нейлон; 4 — сталь напрямую, а рассчитывается через отношение линейной плотности (мас- са на единицу длины) к плотности. Для нитей и канатов площадь сече- ния не является важным показателем вследствие их волокнистой структуры. Обычно используется удельное напря- жение, определяемое отношением силы к удельной плотности (или напряжения к плотности). Модуль упругости и удельный модуль упругости определяют наклон кривой в координатах «напряжение- деформация» (рис. 3.33). Под удельной разрывной нагруз- кой нити подразумевается удельное напряжение в нити (волокне), при котором происходит его разрыв. Еди- ницей измерения является Н/текс, где текс — внесистемная единица измере- ния линейной плотности в г/км (1 текс равен линейной плотности такого однородного тела — волокна, нити и т. п., масса которого равна 1 г, а длина 1 км). Более подробную информацию о характеристиках упомянутых матери- алов и способах их изготовления можно найти в [38]. Свойства некоторых коммерческих образцов волокон представлены в табл. 3.8. Таблица 3.8. Физико-механические характеристики арамидных и полиэтиленовых волокон Марка материала (страна) Удельная разрывная нагрузка нити, мН/текс Модуль упругости волокна, ГПа Относительное удлинение при разрыве, % Плотность, г/м3 Пара-арамидные волокна Kevlar 49 (США) 2080 78 2,4 1,44 Kevlar 149 (США) 1680 115 1,3 1,44 Русар (Россия) 4500...5500 140...160 3,5...4,0 1,45...1,46 Руслан (Россия) 2400 120 2,6...4 Нет данных Полиэтиленовые (СВМПЭ) волокна Dyneema SK 60 (Нидерланды) 2800 91 3,5 0,97 Dyneema SK 76 (Нидерланды) 3700 120 3,8 0,97
3.3. Средства ограничения подвижности 191 Кратко опишем структуру и основные свойства тросов или канатов, выполненных из рассмотренных материалов. Трос состоит из большого количества волокон (нитей), сплетенных в связную, компактную и гибкую структуру, обеспечивающую высокие показатели прочности на растяжение при минимальном количестве волокон. Тросы обычно имеют цилиндри- ческую форму, причем их длина значительно превышает диаметр сечения. Волокна собираются в малые спиральные структуры (нити), которые в свою очередь собираются в большие спиральные структуры (пряди), и так до тех пор, пока не будут обеспечены необходимые характеристики троса. Для образования элементов троса используют техники скручивания или плетения. Тросы с волокнами, не уложенными в спиральные струк- туры или уложенными в спиральные структуры с большим шагом витка, требуют наличия экструдированных или плетеных кожухов. Структуры тросов можно подразделить на два больших класса: 1) жесткие плетеные тросы, которые являются наиболее распростра- ненными. В зависимости от числа прядей тросы бывают трех-, четырех- и многопрядные. Под прядью подразумевается скрутка нескольких волокон (нитей). Трос с меньшим числом прядей прочнее троса такой же толщины, свитого из большего числа прядей, но уступает ему в гибкости; 2) тросы с очень низким числом прядей, характеризующиеся низкой растяжимостью и высокой прочностью. В общем в рамках указанных типов тросы могут иметь различную структуру. Вид и характеристики троса зависят от большого количества факторов, в том числе от типа и размера волокон, сочетания волокон, количества свивок на каждом этапе плетения троса, размера и числа суб- структур на каждом этапе плетения, натяжения субструктур, термической обработки троса после изготовления. Прочностью троса называют его способность выдерживать нагрузки на растяжение. Эта величина зависит от материала, конструкции, способа изготовления и толщины троса. Последняя измеряется в миллиметрах: для тросов из натуральных и синтетических волокон — по длине их окружно- сти, для тросов из стальных проволок — по диаметру. Прочность является основным критерием оценки любого троса, предназначенного для работы в сильно напряженном состоянии. Различают разрывную и рабочую прочность троса. Разрывная проч- ность определяется наименьшей нагрузкой R, при которой он начинает разрушаться. Эта нагрузка называется разрывным усилием. Его числовое значение указано в государственных стандартах и может быть приближенно вычислено: для тросов из синтетических волокон Л=№; для тросов из стальных проволок где f — эмпирический коэффициент; С — длина окружности сечения троса, мм; — диаметр троса, мм.
192 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия Рабочая прочность троса определяется наибольшей нагрузкой, при которой он может работать в конкретных условиях длительное время без нарушения целостности отдельных элементов и всего троса. Эта нагрузка называется допустимым усилием Р, Н, значение которого устанавливается с определенным запасом прочности: P = R/k, где R — разрывное усилие, Н; к — коэффициент запаса прочности, вы- бираемый в зависимости от назначения и условий эксплуатации троса. При создании систем ограничения подвижности также важны гибкость троса, т. е. способность изгибаться без нарушения структуры и потери прочности, и эластичность (упругость) троса, под которой подразумевается его способность удлиняться при растяжении и принимать первоначальные размеры без остаточных деформаций после снятия нагрузки. Эластичные тросы являются оптимальными в условиях приложения динамических нагрузок. В табл. 3.9 приведены некоторые прочностные характеристики тросов из рассматриваемых материалов. На рис. 3.34 представлена зависимость относительного удлинения от нагрузки для тросов из различных материалов при напряжении 0...50 % предела прочности на растяжение. Таблица 3.9. Сравнение характерных прочностных характеристик тросов из синтетических материалов и стали Диаметр троса, мм Материал Конструкция Прочность на разрыв, кН Линейная плотность, кг/м Отношение прочности к массе, кг/м в воздухе, вводе 12 Нейлон (сухой) 12-прядный С двойной оплеткой 32,3 0,098 0,012 33,7-103 24 129,0 0,390 0,047 33,7-Ю3 96 1810,0 6,200 0,762 29,8-Ю3 12 Арамид Жесткий трос (может быть 6-, 12- или 36-пряд- ным) 107,0 0,133 0,041 85,4-103 24 441,0 0,520 0,162 86,5-Ю3 96 4670,0 6,000 1,830 79,0-103 12 свмпэ 126,0 0,095 Плаву- чий 136103 24 529,0 0,390 138-Ю3 96 5400,0 4,060 135-103 12 Сталь ечание. Лин лщины (мае нитей. 6 прядей по 19 проволок 102,5 0,690 0,600 15,1-Ю3 24 400,1 2,760 2,400 14,8-Ю3 96 Прим стика то. локон И ] 6 прядей по 37 проволок ейная плотное :са единицы да 5590,0 гь волокон [ины), ИЛИ ( 44,10 и нитей — единица из 38,400 косвенная мерения т< 12,9-103 [ характери- олщины во-
3.3. Средства ограничения подвижности 193 Системы механического огра- ничения подвижности биообъекта обладают большой гибкостью, что позволяет применять их в условиях массового скопления людей, при сложных метеоусловиях, в усло- виях ограниченного пространства и пр. Сеткометы, в отличие от ог- нестрельного оружия, не требуют глубокого правового обоснования необходимости их применения в каждом конкретном случае, что важно для сотрудников правоохра- Рис. 3.34. Зависимость относительного удлинения от нагрузки для тросов из различных материалов при напряжении 0...50 % предела прочности на растя- нительных органов. В устройствах различных про- изводителей используется один и тот же принцип воздействия на биообъект; различие состоит толь- ко в средствах доставки, которые и определяют сценарии примене- ния устройства. Рассмотрим две характерные разработки: ручной жение: 1 — высокомодульный полиэтилен, пара-ара- мид; 2 — сталь; 3 — полиэстер; 4 — нейлон сеткомет, выполненный в карманных габаритах, — средство сковывания движения «Невод» (Россия) и многоцелевой гранатомет компании Diehl (Германия), в том числе предназначенный для метания сети, раскрываю- щейся на конечном участке траектории. Средства сковывания движения «Невод» и «Стоп-сеть» предназначе- ны для временного ограничения движения одного или нескольких био- логических объектов и имеют практически аналогичные характеристики и конструкцию [39]. Спецсредство «Невод» (рис. 3.35) представляет собой Рис. 3.35. Общий вид устройства «Невод» (а) и вид сети в полете к цели (б)
194 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия соединенные резьбой метательное устройство (ударно-спусковой механизм) и контейнер-раструб. В качестве порохового источника энергии использу- ется строительный патрон МПУ-1. Контейнер-раструб состоит из воронки с газоводными каналами в виде 16 отверстий, в которых установлены грузики. С помощью строп они крепятся к краю сети, выкроенной в виде круга и уложенной во внутреннюю полость раструба. Картридж с сетью закрыт специальной заглушкой, которая способствует созданию соответ- ствующего давления форсирования. После срабатывания ударно-спуско- вого механизма благодаря полученной кинетической энергии и заданным направлениям вылета грузики в полете расправляют сеть и доставляют ее к цели. Встречая на своем пути объект, сеть с грузиками охватывает его, перехлестывается и запутывается на нем. Чем подвижнее поведение объ- екта в сети, тем плотнее затягивается сеть и противодействие со стороны охваченного сетью объекта становится невозможным. Сеть выполнена из сверхпрочного материала Русар (также используется Dyneema), допуска- ется многократное (до 30 раз) использование сети с перезарядкой даже в полевых условиях. Устройство применяют в случаях, когда использование огнестрельного оружия невозможно или не рекомендуется. Максимальная дальность при- менения до Юм, рекомендуемая дальность от 5 до 6 м, диаметр сети от 6 до 7 м соответственно, рабочая поверхность сети около 40 м2, масса изделия 650 г. Габариты устройства: длина 295 мм, диаметр рукоятки 32 мм, макси- мальный диаметр раструба 98 мм. Время действия от начала срабатывания до потери двигательной способности объекта составляет не более 0,5 с. Малая масса делает возможным ношение нескольких единиц устрой- ства, что позволяет при промахе воздействовать на объект многократно или при необходимости обездвижить несколько объектов. Разработчики фирмы Diehl в качестве основы системы дистанцион- ного ограничения подвижности выбрали штатное устройство носимого типа — гранатомет, что расширяет возможности системы в целом. Общая масса системы не превышает 12 кг, а масса полезной нагрузки составляет 1,5 кг. Устройство обеспечивает значительную дальность доставки по- лезной нагрузки (сети) до 300 м, однако это требует использования до- полнительных сложных систем для метания рабочего модуля. Кроме того, такая дальность стрельбы требует наличия в составе системы специальных устройств по наведению и измерению фактической дальности до объек- та воздействия. Для этого в систему вводится лазерный дальномер, что значительно повышает ее стоимость, а массогабаритные характеристики комплекса исключают возможность одновременного ношения данной си- стемы и обычного стрелкового вооружения. Таким образом, применимость системы ограничивается операциями по поддержанию мира и может быть рассмотрена только в контексте применения специальными формировани- ями на уровне государственных служб безопасности. При использовании комплекса в совокупности с обычным стрелковым вооружением требуется наличие транспортных средств для своевременной дислокации операторов непосредственно к месту применения.
3.3. Средства ограничения подвижности 195 Используемые сегодня системы остановки транспортных средств можно условно подразделить на системы первого и второго поколений. Системы первого поколения представляют собой портативные быстроразвертыва- емые автомобильные заграждения, при несанкционированном проезде через которые происходит прокол покрышек шипами из высокоуглеро- дистой стали, в результате чего транспортное средство лишается манев- ренности. Портативное автомобильное заграждение «Лиана» (Россия), при- надлежащее к системам первого поколения, можно оперативно устано- вить практически на любое дорожное покрытие (рис. 3.36, а) в течение 5... 10 с. В нерабочем состоянии оно трансформируется в компактный пенал, оснащенный ручками для переноски (рис. 3.36, б). Перекрывае- мая автомобильным заграждением «Лиана» ширина проезда может быть от 6 до 12 м в зависимости от модификации. Для возможности крепле- ния к дорожному покрытию портативное автомобильное заграждение комплектуется двумя металлическими стержнями со стропами и метал- лическими карабинами. Для увеличения эффективности воздействия пре- в г Рис. 3.36. Устройства остановки транспортных средств: а, б— портативное автомобильное заграждение «Лиана» (Россия) в рабочем и нерабочем положении соответственно; в, г — устройство Stop Stick (США), установленное на до- рожном покрытии и результат его воздействия на покрышку
196 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия Направление движения транспортного средства Рис. 3.37. Общий вид механической системы остановки транспортных средств X-Net (Великобритания), установленной на дорожном полотне (а), вид ячеек сети (б—г) и шипов (д), результат срабатывания системы (е): 1 — окантовка; 2 — полоски; 3 — сеть; 4 — ряды шипов; 5 — пластиковый кожух; 6 — шип; 7 — перфорированное основание шипа
3.3. Средства ограничения подвижности 197 граждающие шипы-перфораторы изготовляют съемными; они выполнены из трубчатого профиля с углом среза 45°, имеют шарнирное основание и крепятся через мягкую полимерную манжету При наезде автомобиля на заграждение шипы остаются в шине, тем самым осуществляя эффек- тивное стравливание воздуха даже при наличии подкачки. Насечки на шипах-перфораторах препятствуют их выдергиванию из покрышек колес. Высота преграждающих шипов-перфораторов (70±5) мм от поверхности дороги. Сходные устройства используются полицией многих стран Европы и США. Например, устройство Stop Stick (США) представляет собой пласти- ковый пенал, внутри которого располагаются разнонаправленные стержни- шипы (рис. 3.35, в, г). Устройство массой около 500 г устанавливается на дорожное полотно вручную с помощью шнура. Более эффективный класс устройств комбинирует два эффекта: про- кол покрышек и механическое блокирование передних колес с помощью сверхпрочной сети, что позволяет повысить эффективность остановки и значительно уменьшить длину пути транспортного средства до полной остановки после взаимодействия с устройством. Система такого типа раз- работана компанией QinetiQ (Великобритания) и носит название X-Net [35] (рис. 3.37). Устройство представляет собой сеть из тросов, сплетенных из нитей СВМПЭ Dyneema. Сеть укладывают на дорожное полотно на пути транс- портного средства (рис. 3.37, а—в). По периметру сеть закреплена на по- лосках гибкого материала (3.37, г). На переднем конце размещено два ряда шипов из закаленной стали (3.37, д), каждый из которых приварен к отдельному перфорированному основанию. Относительно большое осно- вание обеспечивает вертикальное положение шипа при установке. Перфо- рация оснований снижает вес устройства. Шипы заканчиваются острыми пиками пирамидальной формы с тремя острыми гранями, что упрощает пробивание покрышки. Они изготовлены из высокоуглеродистой стали и защищены от обламывания (затупления) пластиковыми кожухами, которые разрушаются при контакте с покрышкой колеса транспортно- го средства. Шипы имеют специфическую форму (под пиками сделаны подрезы), позволяющую им зацепляться за покрышку при прохождении машины через устройство, пробивая стальной корд, что препятствует их удалению. Посредством шипов сеть прикрепляется к колесу и при продол- жении движения наматывается вокруг него до тех пор, пока ее натяжение позволяет колесам вращаться (рис. 3.37, е). На практике остановка проис- ходит на расстоянии, характерном для экстренной остановки транспорт- ного средства. Для массы транспортного средства менее 2 т при скорости 50 км/ч тормозной путь составляет 25 м, при скорости 65 км/ч — 36 м, 80 км/ч — 55 м, 100 км/ч — 75 м. Для практического применения такого устройства необходимо, чтобы сеть имела возможность растягиваться до полного наматывания ее на ко- леса, в противном случае она может вытащить шипы из покрышек. Для этого ячейки сети имеют форму ромба с большей осью, совпадающей с направлением движения цели.
198 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия Рис. 3.38. Схема устройства PVAB (США) (а) и последовательность (I—IV) его срабатывания (б): 1 — телескопическая стойка; 2 — коробка с тормозным механизмом; 3 — анкерная плита; 4 — сеть их нейлоновых лент; 5 — короб; 6 — блок управления; 7 — пульт дистанционного управления; 8 — баллон со сжатым воздухом Обычно сеть имеет размеры 2,5x8 м в соответствии с шириной дороги, весит не более 12 кг и в упакованном виде имеет размеры 0,75x0,45x0,2 м. В развернутом состоянии систему X-Net сложно обнаружить до тех пор,
3.3. Средства ограничения подвижности 199 пока транспортное средство не окажется в нескольких метрах от устрой- ства, что снижает вероятность маневра для уклонения от наезда на сеть. Система X-Net может быть развернута в течение 20 с и способна оста- навливать транспортные средства вплоть до четырехтонных грузовиков, движущихся со скоростью от 50 до 100 км/час, на расстоянии, сравнимом с аварийной остановкой (от 25 до 75 м). Модификация системы идет в двух направлениях: устройство оста- новки, адаптированное под остановку тяжелого транспорта, и устройство автоматического развертывания комплекса. В США для остановки транспортных средств разработана система Por- table Vehicle Arresting Barrier (PVAB) [40] (рис. 3.38). Система представляет собой сеть 4, растянутую между телескопическими выдвижными стойка- ми 7, управляемыми дистанционно (рис. 3.38, а). В режиме ожидания теле- скопические стойки системы собраны, а сеть с тормозным канатом убраны в короб, который лишь немного возвышается над дорожным полотном, не препятствуя движению транспорта и защищая компоненты системы. При переводе в рабочее состояние телескопические стойки выдвигаются под действием сжатого газа, подающегося из баллона через электромагнитный пневмоклапан. Нейлоновая сеть присоединена к стойкам эластичными нейлоновыми тросами в верхней части и высокопрочными тормозными тросами в ниж- ней. Эластичные тросы поддерживают сеть до начала ее взаимодействия с транспортным средством, после чего они разрываются, а сеть остается на цели, натянутая только тормозными тросами, соединенными с тормозным механизмом. Для обеспечения неподвижности системы тормозная коробка соединена тросами с четырьмя анкерными плитами (по две с каждой сторо- ны дороги), заглубленными на 60 см в грунт. При стационарной установке системы анкерные плиты могут быть утоплены в бетонные основания. Сеть представляет собой нейлоновую решетку с шириной ленты 75 мм прочностью на разрыв 40 кН. Диагональное плетение сети позволяет ей оп- тимально взаимодействовать с транспортными средствами различного типа. Тормозная коробка содержит тормозной механизм и катушку тормозного троса, сплетенного из высокопрочного нейлона или Кевлара. Тормозной механизм представляет собой дисковый тормоз, обеспечивающий погло- щение энергии движущегося транспортного средства за счет силы трения. При срабатывании системы (рис. 3.38, б) нейлоновая сеть, растяги- ваясь, охватывает переднюю часть движущегося транспортного средства. Тросы тормозной системы обеспечивают гашение энергии и торможение цели с ускорением не более 2g. После полной остановки цели сеть остается натянутой за счет тормозных тросов, блокируя передние двери. Основные требования к устройству подобной конструкции, разработан- ные армией США, и соответствие характеристик PVAB этим требованиям представлены в табл. 3.10.
200 Глава 3. Оружие нелетального физического (механического) действия Таблица 3.10. Соответствие характеристик системы PVAB основным требованиям, предъявляемым к ней Параметр Требование Характеристика устройства Масса и скорость цели 3,5 т при 72 км/ч 3,5 т при 72 км/ч, 7 т при 55 км/ч, 9 т при 50 км/ч Максимальная длина тормоз- ного пути 60 м 35 м для 3,5 т при 72 км/ч (в среднем 45 м) Максимальная перегрузка цели 3g Менее 2g (0,9g в среднем) Время развертывания системы/ количество персонала 2 ч/ 3 чел. 40 мин/2 чел. (без уста- новки анкерных плит), 2 часа/2 чел. (с установ- кой анкерных плит) Время восстановления систе- мы после срабатывания/коли- чество персонала 30 мин/2 чел. 20 мин/2 чел. Направление движения цели В обоих направле- ниях Соответствует Ширина полотна 1 или 2 полосы Комплекс современных требований NATO к средствам остановки транспорта в общем виде включает: 1) характеристики системы: тип механизма ограничения подвиж- ности, тип останавливаемых целей, климатические условия применения (влажность, сырая или сухая дорога, снег, ветер, температура окружаю- щей среды), тип поверхности для установки (мягкая, твердая), размеры в транспортном положении и при установке (длина, ширина, высота), тип приведения системы в готовность, возможность и число раз повторного использования, необходимость в специальном оборудовании для установ- ки, количество персонала для установки, видимость на дороге, влияние на окружающую среду и объекты; 2) характеристики цели: тип транспортного средства, тип привода транспортного средства, размеры и масса транспортного средства, тип по- крышек, размер колес, скорость, угол подхода колеса к спецсредству и т. д.; 3) характеристики действия: тип блокирования (полное или частич- ное), угол подхода цели к спецсредству для успешного блокирования, рас- стояние, на котором происходит полная остановка транспортного средства, повреждения транспортного средства. Высокопрочные синтетические волокна используются и в механичес- ких специальных средствах, предназначенных для остановки малых вод- ных судов с гребными винтами. Сети отстреливаются из пневматических пусковых установок непосредственно перед движущейся моторной лодкой. При прохождении лодки через сеть последняя цепляется за гребной винт, наматывается на него и блокирует его вращение. Разработана также система для обеспечения охраны промышленных судов от приближения к ним малых моторных лодок, в которых потен-
3.4. Акустические средства 201 циально могут находиться пираты. Система представляет собой пневма- тическую установку, отстреливающую катушки тонкой ленты из Кевлара. При движении по траектории катушки вращаются и за счет центробежной силы выбрасывают ленту. Система содержит 350 катушек, скорострель- ность — одна катушка в 2 с. Таким образом, обеспечивается непрерывный выброс катушек в течение 11 мин (обычно используется с перерывами в течение 20...120 мин). В воде ленты остаются на поверхности и образуют барьер, при пересечение которого у небольшой лодки с винтом проис- ходят опутывание винта высокопрочной лентой и остановка двигателя. Дальность выброса катушек 50 м. Каждый диск содержит 30 м ленты. На одно стандартное судно устанавливается 4...6 пусковых устройств. Лента находится на поверхности воды в течение 15...30 мин, после чего тонет. 3.4. Акустические средства В течение последних десятилетий в России и за рубежом было про- ведено большое число исследований по созданию акустического оружия [41, 42]. Рассматривались возможности использования различных частот звука для создания различных эффектов воздействия как физического, так и психологического характера. Однако на текущий момент наибольшее распространение получили узконаправленные источники, воздействующие на биообъект физически за счет высокого уровня звукового давления. Можно выделить следующие области применения подобных акустиче- ских эффектов в условиях современной силовой невоенной операции: психологические операции, агитация, оповещение, ограничение доступа к объектам, установление контроля над незаконными массовыми скопле- ниями граждан. Физическое воздействие акустических колебаний можно разделить на механические травмы (изменение физических свойств барабанной пере- понки, временная потеря слуха, дисфункция полостных органов, таких как желудок, кишечник, легкие) и нарушение восприятия (шоковое состояние вследствие резких, громких и неожиданных звуков), причем вероятность возникновения указанных эффектов будет зависеть от уровня звукового давления (УЗД), частоты сигнала, его длительности и формы импульса. Необходимо отметить, что при проектировании устройств предупрежде- ния или специальных средств варьируемого действия особенно следует учитывать зависимость уровня громкости (субъективного восприятия интенсивности звука) от частоты звуковых колебаний. Звуковое давление р, Па, — это переменное избыточное давление, возникающее в упругой среде при прохождении через нее звуковой вол- ны. Мгновенное значение звукового давления в точке среды изменяется как со временем, так и при переходе к другим точкам среды, поэтому практический интерес представляет среднеквадратичное значение данной величины, связанное с интенсивностью звука. Уровень звукового давления — это измеренное по относительной шкале значение звукового давления, отнесенное к опорному давлению 20 мкПа,
202 Глава 3. Оружие нелетального физического (механического) действия соответствующему порогу слышимости синусоидальной звуковой волны частотой 1 кГц. Единица измерения — децибел (дБ). Уровень звукового давления определяется следующем образом: 7V=201g—, А где Ро - 2-10-5 Н/м2 — пороговое звуковое давление. При создании звука точечным источником звуковые колебания на- чинают распространяться по всем направлениям, формируя сферический фронт акустической волны. С увеличением расстояния интенсивность акустических колебаний резко снижается вследствие поглощения энергии в среде (воздух и вода являются нелинейными средами), причем скорость снижения интенсивности существенно зависит от частоты акустических колебаний (высокочастотные колебания угасают значительно быстрее, чем низкочастотные). Рассмотрим физическое действие звука на слух. Звуковые волны, входящие в ушной канал, заставляют колебаться барабанную перепонку. Эти колебания передаются далее на орган Корти, участвующий в передаче информации через клетки ганглия в мозг. Евстахиевы трубы соединяют внутреннее ухо с полостями носа. С улиткой, расположенной во внутрен- нем ухе, соединены полости и три полукруглых канала вестибулярного аппарата, которые определяют движение головы и помогают поддерживать равновесие. Среднее ухо содержит механизмы, которые могут ослаблять уровень вибраций, связанных с внутренним ухом, определяя этим пределы слуха и уменьшая повреждения от сильного звука. На очень низких частотах выравнивание давлений может быть обеспечено евстахиевой трубой. Уш- ной рефлекс, сокращающий барабанный и стременной мускулы среднего уха примерно через 0,2 с после появления сильного звука, ослабляет трансмиссию через слуховые косточки. Частоты выше 20 кГц через них не передаются. После воздействия сильного звука слуховая система обычно стано- вится менее чувствительной; иначе говоря, порог слышимости увеличи- вается. Восстановление будет возможно, если, во-первых, экспозиция не превышает зависящих от частоты пределов уровня и длительности и, во-вторых, период отдыха достаточно велик. Такое временное изменение функции слуха обычно называют временным сдвигом порога (ВСП) и измеряют через 2 мин после окончания шума. До уровня ВСП примерно в 40 дБ восстановление спокойно происходит за время, не превышаю- щее 16 ч. После определенного предела восстановление будет неполным и остаются постоянные сдвиги порога (ПСП), т. е. хроническая потеря слуха. Вследствие того, что так называемая потеря слуха из-за шума в не- которой степени накапливается, критерии экспозиции, помимо спектраль- ного состава и уровня, включают длительность и время восстановления. Если ВСП могут быть измерены в экспериментах на людях, при изучении ПСП приходится опираться на данные о пациентах, пострадавших в несчаст-
3.4. Акустические средства 203 ных случаях, на производстве и т. п. Другой метод основан на экспериментах с животными, результаты которых, конечно, не могут быть непосред- ственно применены к людям. В качестве подопытных животных обычно используют шиншилл, морских свинок или кошек, которые, однако, считаются более чувствительными, чем люди; использовались также со- баки и обезьяны, а для исследования воздействия ударных волн — овцы. На основе данных по ВСП можно предсказать, какой шум (большего уровня или длительности) вызовет большие ПСП. Существуют сложные схемы качественной оценки ПСП от шума по ожидаемым ВСП. Таким образом, нет сомнений, что сильный звук в слышимом диапазо- не частот может вызывать боль или повреждения слуха у человека (времен- ный сдвиг порога или постоянный) в зависимости от интенсивности или уровня, формы импульса и длительности. Подобное акустическое оружие может воздействовать высокими уровнями звука или психологически раз- дражающими звуками либо совмещать оба вида воздействия. Ухо человека может воспринимать и анализировать звуки в широком диапазоне частот и интенсивностей. Область слышимых звуков ограничена двумя пороговыми кривыми: нижняя — порог слышимости, верхняя — по- рог болевого ощущения. Субъективное восприятие интенсивности звука называют громкостью звука. Громкость, главным образом, функционально зависит от звукового давления и частоты звуковых колебаний, а также от спектрального состава звука, его локализации в пространстве, тембра, длительности воздействия звуковых колебаний и других факторов. На рис. 3.39 показана зависимость уровня громкости от звукового давления и частоты (кривые равной громкости Флетчера—Мэнсона). Самые низкие значения кривых восприятия звука лежат в диапазоне 1...5 кГц. Порог слуха молодого человека составляет 0 дБ на частоте 1000 Гц; р, Па 104 г 103 г 102 г 10 г 1 г 10’1 г 10~2 i- 10’3 г 10"4 г Рис. 3.39. Кривые равной громкости Флетчера—Мэнсона: 1 — разрыв барабанной перепонки; 2 — болевой порог
204 Глава 3. Оружие нелетального физического (механического) действия на частоте 100 Гц порог слухового восприятия значительно выше, так как ухо менее чувствительно к звукам низких частот. Болевым порогом при- нято считать звук с уровнем 140 дБ, что соответствует звуковому давлению 200 Па. Звуковые ощущения оцениваются по порогу дискомфорта: слабая боль в ухе, ощущение касания, щекотания. Рассмотрим имеющиеся количественные данные о пороговых значе- ниях УЗД, используемые в различных областях промышленности, а также принятые для оценки действия боеприпасов. Повторяющийся взрыв может стать причиной потери слуха при уровне 85 дБ в зависимости от длительности. При более высоких уровнях даже одиночный короткий взрыв может причинить серьезные повреждения. Наиболее серьезный эффект проявляется на частотах 1...4 кГц. Он может возникнуть от высоких звуковых частот (0,25...8 кГц) при 120 дБ после воздействия в течение 1 ч, при 140 дБ — 30 с, при 150 дБ — менее 1 с. Разрыв барабанной перепонки возникает при 160... 185 дБ. При УЗД более 120 дБ возникает дискомфорт. Порог боли в ухе со- ставляет 140 дБ. Для импульсного шума уровни повреждения лежат выше 150... 162 дБ. При превышении этих значений возникает ПСП. При уровнях звука выше 200 дБ возникает вероятность летального исхода. Промышленные стандарты Российской Федерации фиксируют сле- дующие пороговые УЗД: на рабочих местах <100 дБ, при работе авиации <120 дБ, при работе систем оповещения <130 дБ. В табл. 3.11 приведены данные, являющиеся базовыми для обеспечения безопасности проведения взрывных работ в горнорудной промышленности на территории Российской Федерации [43]. Таблица 3.11. Вероятность получения баротравмы в зависимости от УЗД Показатель Давление, кПа 400 120 65 35 13 10 Вероятность получения баротравмы, % 100 75 50 25 5 0 УЗД, дБ 206 196 190 185 176 174 В связи с тем, что безопасные уровни интенсивности воздействия звукового поля на человека, принятые в промышленности, существен- но занижены и объективно не подтверждены, исследователями Defence Analytical Services and Advice (DASA, Великобритания) и Scientific Appli- cations & Research Associates, Inc. (SARA, США) был проведен анализ, на основании которого были выявлены две точки зрения на максимально допустимое пороговое значение звукового давления (табл. 3.12). При всей противоречивости приведенных данных и неопределенности конкретных значений частоты звуковых колебаний, главный вывод заключается в сле- дующем: по мнению военных специалистов, уровень звука интенсивностью 150 дБ является верхней границей нелетального воздействия на человека, а по мнению ученых, этот уровень существенно выше и достигает 170 дБ.
3.4. Акустические средства 205 Таблица 3.12. Альтернативные данные по пороговым значениям звукового давления Физиологические реакции на воздействие низкочастотных звуковых колебаний Данные военных специалистов, дБ Научные данные, дБ Данные DASA (В Головокружение, головные боли, рвота при действии инфразвука еликобритания), 1 130 995 г. Более 170 Поражение барабанных перепонок от инфразвука 160 170...180 Поражение барабанных перепонок от импульсного акустического воз- действия 130 185 Данные SA Боль, сильная тошнота от инфра- звука RA (США), 1996 г. 110...130 Более 170 Серьезная физическая травма: раз- рыв барабанных перепонок только в слышимом диапазоне 140...150 160 Обширный травматический эф- фект от действия ударной волны, повреждение (разрыв) легких Летальный исход 170 200 210 При проектировании фугасных боеприпасов принимается следующая характеристика уязвимости живой силы по отношению к действию воздуш- ной ударной волны: избыточное давление 170 кПа (УЗД 198 дБ) соответствует 50%-ной вероятности поражения биообъекта по типу С (легкие поражения, не связанные с опасностью для жизни или угрожающими инвалидностью, не требуют неотложной медицинской помощи), что, по сути, соответствует понятию «вывод из строя». Для создания акустических колебаний в современных системах не- легального информационно-психологического воздействия используется не один большой источник, а массив малых источников со специально подобранными фазами генерации колебаний. При создании направленного акустического поля необходимо учи- тывать расположение источников в массиве, согласование фаз генерации звука источниками в массиве и свойства проводящей среды (воздуха): • внешние (периферийные) источники должны работать не в фазе с внутренними, таким образом ослабляя акустические колебания, направ- ленные не по оси действия устройства; • диаметр устройства должен быть больше длин волн, генерируемых источниками колебаний, что позволит создавать акустическую волну с практически плоским фронтом, снижая дисперсию звука;
206 Глава 3. Оружие нелетального физического (механического) действия • при распространении в воздухе акустических колебаний генериру- ются дополнительные частоты, которые могут быть использованы для усиления звука и увеличения дальности работы устройства. Кроме таких прямых эффектов воздействия акустического ОНД, как ВСП и ПСП, необходимо рассматривать и косвенные эффекты. Например, в определенных случаях один звук может быть скрыт другим звуком. Этот эффект называется маскировкой. Считают, что слабый звук маскируется, если он становится неразличимым в присутствии более громкого звука. Таким образом, звуковые излучатели могут быть использованы для огра- ничения вербальной коммуникации между людьми [44]. По типу маскирующего и маскируемого звуков различают несколько видов маскировки: чистого тона чистым тоном различной частоты, чи- стого тона шумом, речи чистыми тонами, речи монотонным шумом, речи импульсными звуками и т. п. Приведем классификацию и выделим некоторые направления развития нелетального оружия акустического действия. Источники акустических колебаний можно классифицировать по следующим параметрам: 1) по частоте: инфразвук (менее 20 Гц), слышимые частоты (от 20 Гц до 20 кГц), ультразвук (более 20 кГц); 2) по направленности: всенаправленный, узконаправленный (угол раствора конуса основного лепестка акустического поля менее 60°); 3) по УЗД на расстоянии от источника, равном 1 м: до 160 дБ (для слышимого диапазона частот соответствует информационному (предупреж- дающему) эффекту на расстояниях более 30 м от источника), более 160 дБ; 4) по местонахождению генератора колебаний: оператор, средство доставки; 5) по эффекту: акустико-психологический, акустико-физический, комбинированный (акустическое воздействие в сочетании с физическими воздействиями другой природы). Недавний интерес к инфразвуковым устройствам быстро угас после проведения в США комплексных исследований, в результате которых было вынесено решение о неперспекгивности разработок вследствие боль- ших габаритов генерирующих устройств, недостаточной направленности и неудовлетворительного эффекта воздействия даже при максимальных полученных УЗД [45, 46]. Основной особенностью ультразвуковых устройств является малая дальность действия при обеспечении узконаправленного акустического сигнала. При совмещении двух ультразвуковых волн с небольшой раз- ностью частот в нелинейной среде (воздух) возникают дополнительные частоты в звуковом диапазоне. Устройства, основанные на указанном принципе, могут использоваться в ситуациях, когда необходимы высо- кая избирательность и точность воздействия на небольших дальностях (например, в салоне самолета). Однако применение подобных устройств на открытой местности и на средних и больших дальностях (50... 100 м) представляется неперспективным.
3.4. Акустические средства 207 Сегодня наиболее развитым направлением являются акустические спецсредства, работающие в слышимом диапазоне частот, что при выборе соответствующих параметров акустического поля позволяет оказывать как физическое, так и психологическое воздействие на биообъект. Теоретически воздействие слышимого акустического сигнала на психи- ку биообъекта в зависимости от его амплитудно-частотной характеристики может быть весьма разнообразным: от ощущения страха и панической реакции до успокаивающего и усыпляющего воздействия. Воздействие по- средством последовательности звуков определенной частоты используется с древнейших времен и могло бы стать весьма эффективным в широком спектре сценариев. Данное направление ограничивается двумя фактора- ми: исследования психологических аспектов акустического воздействия носят фрагментарный характер, что препятствует созданию теоретической базы для разработки технических средств; существуют многочисленные юридические проблемы его применения, базирующиеся на современных соглашениях об использовании средств поражения. Можно указать лишь один технически удачный пример применения акустического сигнала для воздействия на психику. В устройстве Mosquito, созданном компанией Compound Security Systems Ltd. (Великобритания), для предотвращения актов вандализма в молодежных исправительных учреждениях и установления контроля над агрессивно настроенными мо- лодыми людьми используется модулированный тоновый звуковой сигнал на частоте 17... 18 кГц с УЗД от 75 до 99 дБ. Указанная частота является непереносимой для подростков и молодых людей в возрасте около 20 лет. Однако применение устройства вызвало весьма негативную реакцию со стороны организаций по защите прав человека. Устройства, работающие в слышимом диапазоне частот, можно класси- фицировать по техническим принципам создания акустического сигнала на механические генераторы (громкоговорители): электродинамические; пьезоэлектрические и планарные; газодинамические генераторы: сирены на сжатом воздухе; газоструйные излучатели, в которых поток воздуха из сопла по- падает на острую кромку и далее проходит в резонирующий объем; пиротехнические устройства. Здесь приведены не все возможные источники акустического сигнала, а только используемые или представляющиеся перспективными в ОНД. Рассмотрим механические генераторы, выделяя базовые характери- стики, влияющие на их эффективность: направленность, начальный УЗД, скорость затухания звука (дальность действия), возможность создания комбинированного эффекта, габариты и т. д. Принимая во внимание особенности реальных сценариев, можно сформулировать тактико-технические требования к акустическим специ- альным средствам информационного воздействия.
208 Глава 3. Оружие нелетального физического (механического) действия 1. Дальность передачи четкого (различимого) голосового сигнала должна составлять 150 м в разных условиях (улица, помещение), причем желательно иметь в арсенале устройства с дальностью действия до 400 м. 2. Устройство должно обеспечивать направленность действия, позво- ляющую воздействовать на толпу (здание, транспортное средство) в целом, желательно также наличие возможности фокусировки акустического поля для обеспечения «точечного» воздействие на цели в толпе. 3. Должна существовать возможность перевозки устройства на штат- ных средствах передвижения, не ограничивая при этом обзор водителю и не снижая маневренность транспортного средства, а также возможность ручной переноски и установки устройства одним человеком. 4. Перевод устройства из транспортного в рабочее состояние должен осуществляться менее чем за 2 мин сотрудниками правоохранительных органов в полном боевом обмундировании (в том числе противогазе, перчатках и т. п.). 5. Необходимо, чтобы устройство мог легко использовать оператор без специальной подготовки. 6. Спецсредство должно обеспечивать эффективное оповещение (слы- шимость голосовых сообщений) на необходимой дальности для получения информационного и/или психологического эффекта и воспроизводить заранее записанные шумы и голосовые сообщения. 7. Желательно, чтобы устройство имело систему оценки мощности звука, предоставляло эти данные оператору и предупреждало о превы- шении критических уровней звукового давления, а также имело системы ограничения уровня воздействия. 8. Желательно, чтобы устройство имело систему ограничения доступа для предотвращения его несанкционированного использования. Что касается безопасности оператора, то при УЗД порядка 130 дБ в направлении действия на расстоянии 1 м от устройства, за устройством УЗД составит 90...95 дБ, что обеспечивает безопасность оператора, особен- но при использовании последним средств защиты (наушников). Анализ существующих конструкций громкоговорителей показывает, что основным преимуществом спецсредств данного класса является воз- можность длительного направленного информационного воздействия, в том числе передача голосовых сообщений, записи с внешних носите- лей (шрЗ-плеера) и т. п. на достаточно большие расстояния (более 100 м) в течение длительного времени (более 10 мин). Вывод из строя противо- борствующей стороны возможен только на малых расстояниях (20...30 м) при длительной экспозиции (более 1 мин), что не позволяет рассматривать их как эффективное ОНД. Основным рабочим узлом электродинамического громкоговорителя является диффузор, который преобразует механические колебания в аку- стические [47]. Диффузор громкоговорителя приводится в движение силой, действующей на жестко скрепленную с ним катушку, которая находится в радиальном магнитном поле. В катушке течет переменный ток, соответ-
3.4. Акустические средства 209 ствующий аудиосигналу, который должен воспроизвести громкоговоритель. Магнитное поле в громкоговорителе создается кольцевым постоянным магнитом и магнитной цепью из двух фланцев и керна. Катушка под действием силы Ампера свободно движется в пределах кольцевого зазора между керном и верхним фланцем, а ее колебания передаются диффузору, который в свою очередь создает акустические колебания, распространя- ющиеся в воздушной среде. При установке на громкоговоритель рупора (диффузор излучает звуковые волны не непосредственно в воздух, а через рупор) улучшается направленность излучения, возрастают КПД (до 20 %) и дальность действия. Рупор, который может иметь форму конуса или пи- рамиды, служит для согласования сопротивлений механической системы и окружающей среды и концентрации звуковой энергии в определенном направлении. Наиболее распространены рупорные громкоговорители, у которых площадь поперечного сечения рупора изменяется по экспоненциальному закону. Такой громкоговоритель без искажений воспроизводит высокие частоты, а для правильного воспроизведения низких частот звукового спектра он должен иметь рупор с малым углом при вершине, что приво- дит к увеличению его длины. Рабочий диапазон частот, в котором работает рупорный громкоговори- тель, определяется его назначением и зависит от конструктивных особен- ностей. Он может работать как на небольшом участке спектра звуковых частот, так и занимать довольно широкую полосу (от 100 Гц до 6 кГц). Выходная мощность, которую обеспечивает рупорный громкоговоритель, обычно составляет от 5 до 100 Вт. В качестве акустического оружия может выступать массив индивиду- ально управляемых фазированных громкоговорителей без сдвига фазы. Управление может быть и электронным, и электронно-механическим. Оптимизация использования массива колонок возможна посредством установки их в два ряда со смещением на половину корпуса. Компанией IMLcorporation (США) разрабатываются системы и масси- вы громкоговорителей для применения в невоенных операциях (операции по установлению контроля над толпой, эвакуации и операции миро- творческого характера). В том числе в ВМФ США в рамках программы защиты военных объектов от террористических актов принята на воору- жение система SC3600. Она представляет собой массив громкоговорителей (2 ряда по 3 громкоговорителя), создающий звуковое поле с уровнем звукового давления 134 дБ на 1 м и дальностью оперативного примене- ния до 2500 м. Горизонтальные массивы громкоговорителей (по 3 штуки) с частотным диапазоном от 400 до 6500 Гц выполнены раздельно и в за- висимости от ситуации могут устанавливаться в любых конфигурациях. Массив из трех громкоговорителей весит 7,7 кг, общая масса системы 58 кг, а ее габаритные размеры 508x275x200 мм. Устройствами питания могут служить внешние устройства переменного тока с напряжением 110/220 В или постоянного тока с напряжением 12 В. Устройство позволяет
210 Глава 3. Оружие нелетального физического (механического) действия как стационарную установку, так и установку на различных транспортных средствах. У планарных громкоговорителей излучающим элементом служит поли- мерная пленка. Планарные громкоговорители подразделяют на два вида: магнитные (изодинамические) и электростатические (конденсаторные). В первом случае мембрана, на которую нанесен тонкий плоский проводник, располагается между двумя магнитными системами и ее движение происхо- дит в результате взаимодействия текущего по проводнику тока и магнитного поля. Во втором случае пленка из диэлектрика размещена между двумя пер- форированными токопроводящими пластинами (обкладками), на которые подается высокое постоянное напряжение (несколько киловольт). Пленка электризуется и, когда на обкладки через высоковольтный преобразователь подается модулирующий сигнал с выхода усилителя, приходит в движение. Общими для обеих конструкций являются, во-первых, очень маленькая масса излучающего элемента (меньше массы перемещаемого воздуха) и, во-вторых, равномерное распределение движущей силы по его поверх- ности. Первое качество гарантирует близкие к идеальным динамические и фазовые характеристики и широкий диапазон в области высоких частот, а также почти плоскую амплитудно-частотную характеристику, что в свою очередь позволяет получить очень маленькие нелинейные искажения. Диффузорные громкоговорители уступают планарным и в том, и в другом качестве. Для планарных громкоговорителей несущественна также проблема термокомпрессии, когда, начиная с некоторого уровня подаваемой мощности, звуковое давление перестает расти пропорционально увеличению мощности. У них значение термокомпрессии стремится к нулю, так как их плоская звуковая катушка всегда находится в равномерном магнитном поле. Спецсредства, основанные на магнитопланарных излучателях, способны одновременно воспроизводить весь диапазон частот выше 250 Гц, но для воспроизведения низких частот требуется большая диафрагма или корпус, экранирующий ее излучение тыловой поверхности. Следует отметить и высокую направленность планарных громкогово- рителей, обусловленную их большими размерами и дипольным характером излучения. Это означает, что звуковые волны, создаваемые противопо- ложными поверхностями диафрагмы, находятся в противофазе, что почти полностью исключает излучение звука в боковых направлениях. В пьезоэлектрических громкоговорителях используют пластины, из- готовленные из сегнетовой соли или пьезокерамики. Относительно не- давно они считались неперспективными из-за низкого качества звучания и малой надежности пьезоэлементов, однако с развитием технологий про- изводства пьезокерамики указанные проблемы удалось решить. Сегодня наиболее популярное в США и странах Европы акустическое спецсред- ство предупреждения Long Range Acoustic Device (LRAD) создано на основе массива пьезокерамических преобразователей. Анализ зависимо- сти звукового уровня от расстояния, предоставленный производителем, позволяет оценить акустическую мощность в голосовом режиме в 0,1 Вт, а в тоновом — в 100 Вт [48]. На рис. 3.40 отображено снижение уровня
3.4. Акустические средства 211 Рис. 3.40. Приблизительный уровень звука на геометрической оси для кру- гового источника диаметром 0,8 м, излучающего 100 Вт звуковой мощ- ности на частоте 2,5 кГц (получен для тонового режима устройства: часто- та 2,5 кГц, мощность источника 100 Вт; для голосового режима уровни на 30 дБ меньше) звука такого устройства с расстоянием; горизонтальные штриховые линии показывают уровни безопасности, рекомендованные US National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH, США) для рабочих: 85 дБ не более 8 ч, ПО дБ не более 1,5 мин, 120 дБ не более 9 с, 129 дБ — 1 с. В интервале 130... 140 дБ длительность должна быть менее 1 с, а по другим данным, такие уровни звукового давления вообще недопустимы. Эти реко- мендации предполагают 8%-ную вероятность потери слуха при 40-летнем стаже работы в таких условиях. В соответствии с этими данными можно считать, что голосовой режим работы не представляет опасности для здо- ровья (113 дБ на расстоянии 3 м). Тоновый режим нельзя использовать на близких расстояниях (до 5 м), на расстояниях до 50 м длительность воз- действия должна быть ограничена до нескольких секунд, а ограничения по времени необходимы на расстояниях до 100 м. Диаграмма направленности, предоставленная производителем, по- казывает ярко выраженный основной лепесток звукового поля на оси. Угол расширения центрального лепестка составляет 12° от оси, а в целом устройство создает направленный акустический луч с углом рассеивания порядка 30° (рис. 3.41). При оценке акустических спецсредств необходимо учитывать не только их технические характеристики, приведенные производителем в спец- ификации, но и особенности сценариев, в которых спецсредства будут применяться. При использовании акустических генераторов в городских условиях большое влияние на дальность действия акустических колебаний будет оказывать наличие различных препятствий, фоновый шум, наличие ветра и использование правонарушителями средств защиты. Так, использование простейших ушных затычек может снизить УЗД на 25...30 дБ, действие попутного потока ветра может увеличить УЗД на 20 дБ, что соответствует увеличению дальности спецсредства на 100 м, стенки кузова грузовика могут снизить УЗД примерно на 50 дБ. Для создания оружия нелетального акустического действия пригодны также сирены на сжатом воздухе; в них поток периодически открывается
212 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия 90° -90° Рис. 3.41. Диаграмма направленности (распре- деление уровня звука по углу) акустического спецсредства LRAD для частоты 2,5 кГц и блокируется ротором, отверстия которого проходят мимо соответству- ющих отверстий статора. Возможно создание фазированных колебаний с помощью взрыва. В основном в качестве мощных источников звука используются сирены и свистки. При питании от двигателей внутреннего сгорания их акусти- ческая мощность на низких частотах может составлять десятки киловатт, а на высоких — несколько киловатт. Принцип работы сирены заключается в модуляции воздушного потока путем открытия и закрытия отверстий. Сирена может быть использована для получения звука с произвольными волновыми формами. Как и у гром- коговорителей, в данном случае ряд обстоятельств, а именно: требуемая первичная мощность, ограничения на давление внутри сирены, размер рупоров для согласования импеданса и достижения направленности на частотах вплоть до сотен герц, приводят к размерам устройства порядка 1 м и более. В 1941 г. была создана модель, генерировавшая 37 кВт аку- стической мощности (уровень звукового давления 170 дБ, частота 460 Гц) от воздушного потока мощностью 52 кВт. На расстоянии 30 м звуковое давление на оси составляло 137 дБ, на 100 м — 127 дБ. Это устройство с двумя двигателями внутреннего сгорания для компрессора (71 кВт) и ротора (15 кВт) было установлено на небольшом грузовике. Шесть сталь- ных рупоров экспоненциальной формы диаметром 0,71 м обеспечивали направленность в конусе с половинным углом раствора приблизительно
3.4. Акустические средства 213 40°. При работе с рупором размером 1,42 м наблюдалось затухание звуко- вого давления, характерное для сферического распространения (обратно пропорциональное расстоянию). В компании SARA, была создана сирена, приводимая в действие сжа- тым воздухом, для генерации акустических сигналов в диапазоне частот 750...2500 Гц. Анализ опытов с животными показал, что наблюдаемый эффект (изменение активности) был следствием действия не звука, а большого объема воздуха, вовлеченного в движение вследствие действия устройства. В Applied Research Laboratory (ARL, Pennsylvania State University) была спроектирована и изготовлена полевая сирена, источником сжатого воз- духа для которой являлись продукты сгорания (рис. 3.42). Труба в перед- ней части установки обеспечивала распространение шума в направлении объекта воздействия. На расстоянии 5 м установка производила звуковые колебания интенсивностью 162 дБ, мощность системы составляла 25 кВт. Были проведены исследования для проверки воздействия звуковых коле- баний на организм человека и сделан вывод, что, за исключением потери слуха, звуковые колебания в воздухе неспособны причинить существенный вред здоровью. Рис. 3.42. Общий вид сирен, разработанных в ARL Периодические сильные колебания воздуха можно получить путем создания взаимодействия высокоскоростной газовой струи с препятстви- ями (резонатор, клин). В струйных источниках звука (СИЗ) чаще всего используется ламинарная струя, которая состоит из ядра и окружающего ее пограничного слоя, а в мощных излучателях — сверхзвуковая. Действие газоструйных излучателей основано на создании в струе пульсирующего ре- жима течения. Одним из распространенных СИЗ является свисток Гальтона. В нем питающая плоская струя свернута в кольцо и направлена на острую кольцеобразную кромку клина, совмещенного с четвертьволновым резо- натором в виде углубления, образуя систему струя—клин с резонатором. За счет собственных колебаний набегающая струя отклоняется от положе-
214 Глава 3. Оружие нелетального физического (механического) действия ния симметрии и образует между двумя сторонами клина, острая кромка которого лежит в плоскости струи, знакопеременную разность давлений, являющуюся вследствие колебании струи дипольным источником звука. Акустический сигнал от такого диполя распространяется во все стороны со скоростью звука и, воздействуя на струю по всей длине, смещает ее в направлении, перпендикулярном оси. Если при этом фаза звуковой волны совпадает с фазой поперечных колебаний струи, то в замкнутой системе струя—клин—звуковая волна возникают автоколебания, а ам- плитуда струи возрастает до определенного максимума. Между соплом и клином появляется стоячая волна, причем на расстоянии от сопла до резонатора укладывается целое число четвертей волны. Направленное акустическое поле можно получить с помощью резонатора, который к тому же усилит акустическое воздействие. Газоструйные излучатели наряду с сиренами являются мощными источ- никами акустической энергии для газовых сред, где из-за малого волнового сопротивления высокие уровни мощности могут быть получены только при больших амплитудах колебательных смещений частиц (что недостижимо при использовании твердотельных излучателей). Их основной недоста- ток — зависимость излучаемой мощности от частоты (мощность растет с увеличением расхода газа, а значит, и размеров резонансных элементов, собственная частота которых соответственно снижается). Как следствие, возникает проблема получения больших мощностей на высоких частотах. Газоструйные излучатели подразделяют на преобразователи низкого давления — свистки (в том числе свисток Гальтона), работающие при до- звуковых скоростях истечения газа, и высокого давления, для работы ко- торых необходимо наличие в струе газа сверхзвуковых участков (к ним от- носятся генератор Гартмана и его модификации — стержневые, игольчатые и дисковые газоструйные излучатели). Последние могут развивать значи- тельную акустическую мощность — от десятков ватт до нескольких киловатт (в зависимости от частоты) при КПД 10...25 %. В ближней зоне действия таких устройств интенсивность звука может достигать 175... 180 дБ. Для вы- соких звуковых частот и ультразвука свистки Гальтона обладают меньшей мощностью по сравнению с генераторами Гартмана, в которых кольцевое отверстие заменено на открытое сопло. В такой конструкции достигаются частоты в диапазоне от нескольких килогерц до примерно 120 кГц, а в улучшенных вариантах была достигнута мощность около 2 кВт в диапазоне 4...8 кГц при эффективности до 30 %. Способ основан на использовании резонансных явлений в небольших полостях при возбуждении их газовыми струями. Если на твердое пре- пятствие с характерным размером d набегает поток жидкости или газа с дозвуковой скоростью и, то, начиная с определенных значений чисел Рейнольдса Re = ud/v (v — кинематическая вязкость), характерных для данного процесса, наблюдается срыв вихрей с поверхности тела, что при- водит к пространственным и временным изменениям давления на поверх- ности тела, которые и генерируют возникновение звука.
3.4. Акустические средства 215 Вихри, попеременно срывающиеся с каждой стороны препятствия, порождают импульс вращения. Поскольку набегающий поток не содержит импульса вращения, из условия сохранения импульса вращения следует, что формирование нового вихря должно сопровождаться циркуляцион- ным потоком вокруг препятствия с противонаправленным импульсом вращения. В соответствии с уравнением Жуковского—Кутта такой процесс приводит к появлению переменной подъемной силы, действующей на препятствие перпендикулярно скорости набегающего потока с некоторой частотой срыва вихрей. Частота срыва вихрей, а соответственно, и частота порождаемого ими звука определяются с помощью соотношения Струхаля F= St(u/d). Число Струхаля St в ламинарном потоке относительно посто- янно, а интервал частот, в котором наиболее отчетливо воспринимается «вихревой тон», тем шире, чем выше число Рейнольдса и турбулентность набегающего потока. Интенсивность излучения звука может увеличиться, если частота сры- ва /'совпадает с собственной частотой препятствия. Интенсивность может быть также повышена за счет увеличения скорости набегающего потока, организации оптимального процесса срыва вихрей посредством соответ- ствующего конструктивного оформления кромок препятствия, а также с помощью изменения формы препятствия для уменьшения коэффициента его лобового сопротивления и увеличения числа Рейнольдса. В табл. 3.13 приведена сводная информация по конструкциям и ос- новным параметрам СИЗ. Таблица 3.13. Основные характеристики струйных источников звука Схема Название Частота, кГц Мощность, Вт Расход на 1 Вт, л/с КПД, % /////7/77^777777/, - Круговой 0,2...5 0,02...0,1 2,0 5 7/////2/7///2Щ Кольцевой 0,3...6 0,02...0,1 2,0 5 Клиновой 0,3-20 0,01...1,5 0,5 20 t Клиновой с резонатором 0Д...30 0,01...10 0,6 25 Гальтона 0,5...30 О,3...1О 2,0 5 Гартмана 0,6...300 0,5...20 0,67 15 Стержневой 1,0...300 1,О...ЗО 0,5 20 ЗЖ1 i Втулочный 1,0...300 1,0...30 0,5 20
216 Глава 3. Оружие нелеталъного физического (механического) действия Рис. 3.43. Модели СИЗ: 1 — резонатор; 2 — рефлектор; 3 — сопло; 4 — корпус; 5 — газогенерирующий состав Исследования СИЗ были проведены в МГТУ им. Н.Э. Баумана в це- лях определения конструктивных параметров акустического резонатора, согласованных с выходными параметрами струи для генерации звука высокой мощности, а также для определения возможностей использова- ния СИЗ в качестве акустического ОНД, поскольку они, обладая явным потенциалом, не имели широкого распространения и были недостаточно изучены. Разработанные конструкции устройств показаны на рис. 3.43. Максимальный уровень звукового давления на расстоянии 1 м от места срабатывания устройства превышает 160 дБ. 3.5. Генераторы вихревых колец В качестве отдельного типа ОНД некоторое время назад рассматри- вались генераторы вихревых колец [49—52], обеспечивающие комбиниро- ванное воздействие на биообъект. Вихревое кольцо (ВК) на основном этапе траектории распространения представляет собой установившуюся аэродинамическую структуру, состоя- щую из тороидального вихря, внутри которого сосредоточена практически вся завихренность, и «атмосферы» вихря — области, окружающей ядро и движущейся вместе с ним. Вихревое кольцо передвигается в среде с сохранением геометрических пропорций, основные из которых при- ведены на рис. 3.44. В ОНД вихревые кольца в качестве фактора поражения могут оказы- вать импульсное действие на цель, а также являться средством доставки химических веществ, например ирритантов, к цели. Экспериментально установлено, что на долю ядра и «атмосферы» вихря приходится соответственно 7,7 и 92,3 % полной массы среды, переноси- мой вихрем (по крайней мере, после его формирования), т. е. масса ядра превышает массу «атмосферы» приблизительно в 12 раз. Таким образом,
3.5. Генераторы вихревых колец 217 полагая R/a = к, где к — экспериментальный коэффициент, и отношение объемов «атмос- феры» к объему ядра ВК Vatm/Vr()t =12 (плот- ность среды вихря определяется плотностью «атмосферы»), получим следующую оценку: Ь2 =41,22(1/А:)2 Д, т. е. в среднем одна полу- ось эллипсоида превышает другую в 1,5 раза. Анализируя большой массив полученных экспериментальных данных, можно прийти к выводу, что наиболее приемлемой формой оценки изменения радиуса ВК на траектории является выражение Рис. 3.44. Основные размеры ВК: R — внешний радиус вихря; D = = 2R — расстояние между центра- ми