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声波驱散盾牌的发展与应用

2016-04-15   浏览次数:13238

摘 要:介绍了警用声波驱散盾牌的基本概念、结构组成、功能定位、使用方法,并对国内外声波驱散盾牌的技术发展进行了展望。

关键词:声波驱散盾牌 定向强声驱散 特种盾牌

随着我国社会的不断发展及社会转型的不断加快,社会上不和谐、不稳定因素增多,各类群体性事件和突发性事件呈逐年上升趋势,社会稳定的形势更加尖锐复杂。民族分裂势力、宗教极端势力和暴力恐怖势力在境内外敌对势力的支持教唆下蠢蠢欲动,安全形势仍然面临着严峻的挑战,维护国家安全统一的任务还十分艰巨。警察队伍履行着维护社会稳定、保障人民群众安居乐业的崇高使命,主要执行执勤、处置突发事件等任务。在新形势下,警察队伍面临的斗争形式、作战样式、地域环境及对象结构都在发生着质的变化,对斗争准备的要求也越来越高,对适合于政策性、军事性、法律性、社会性不同领域要求的警用装备需求更显得迫在眉睫。在处置群体性事件及突发事件过程中,对警用装备的要求尤为突出。盾牌作为一种防御性装备古已有之,随着科技日新月异的发展和警务工作的多样化,盾牌技术也得到了长足发展,不仅防护能力不断提高,功能也越来越多,如具有定向声波驱散功能的盾牌、带电击功能的盾牌、带发射催泪弹装置的盾牌等,且这些多功能盾牌逐步在武警、公安一线得到应用。声波驱散盾牌是一种集防护、警报警示、定向强声驱散软杀伤能力以及便携性等多种优势于一身的新型多功能警用装备,大大提高了公安民警在危机面前的应对能力,在处置群体性事件、恶性劫持事件、大规模抓捕行动及抢险救援行动中,具有非常明显的作用,已经逐渐成为了警用装备家族中不可或缺的一员。美国,以色列和其他一些西方国家最早研制声波驱散盾牌,如美国Ultra ElectronicsHyperSpike公司的HyperShield产品,瑞典Inferno公司的盾牌系列,都已经成功投放市场并有一定的应用。我国声波驱散盾牌的研究工作起步较晚,在吸收国外先进技术的同时,将声波驱散盾牌的类型扩展到了几乎所有的盾牌形式和种类。

声波驱散盾牌的功能特性

声波驱散盾牌是声波武器和防暴盾牌高度发展、高度融合的产物,声波驱散盾牌指的是具备定向强声驱散能力的盾牌,由一台声波驱散器和一面防护盾牌构成。常见声波驱散盾牌的外形见图1和图2。

声音是由物体的机械振动所产生的,而这些振动可以通过空气、水、钢铁等介质进行传播并形成声波。在物理学中,声波也包括超声波和次声波。超声波是频率高于20000Hz的声波;次声波是频率低于20Hz的声波,次声波不容易衰减,不易被水和空气吸收。超声波和次声波都不能引起人耳的听觉,人能感觉的声音频率在20Hz~20000Hz,其中最敏感的是1000Hz~3000Hz之间的声音。声波之所以能对人体造成伤害,甚至置人于死地,主要因为某种频率的声波会使人体的某些器官产生机械共振,轻则造成头疼、恶心、眩晕等不适症状,重则会产生肌肉痉挛、全身颤抖、呼吸困难和神经错乱等不良后果,甚至发生血管破裂和内脏损坏等导致死亡的严重后果。实验表明,声波武器对人体具有不可置疑的杀伤作用,而对建筑物和武器装备等物体几乎没有破坏所用。目前声波武器主要有以下几种:

(1)强声波武器:它主要依靠发生强声波致使敌人失去行动能力,而对敌人不会造成长时期的伤害,其主要用途是用作防御武器,用来保护大型的军事设施、仓库、大型武器基地等。当敌人接近防护范围时,声波武器就会发出警告声音,阻止敌人前进;如果敌人继续前进,那么声波武器就会发出强声波,其能量足以使敌人丧失行动能力。

(2)噪声波武器:它主要依靠发出一种定向的噪声波,用来在短时间内麻痹敌人的听觉和中枢神经,甚至可使敌人在数分钟内处于昏迷状态。噪声波武器用来对付敌人和恐怖分子具有特殊的效果。发生强噪声的方法主要是电磁性噪声,利用磁场脉动、磁致伸缩、电源频率脉动等引起电气部件的振动而产生。

(3)超声波武器:它主要依靠发出一种高能量的超声波,并造成强大的空气压力,使人体产生视觉模糊、恶心等生理反应,从而使敌方丧失作战能力。

(4)次声波武器:它主要是依靠发出一种震荡频率与人体大脑节律或人体内脏器官固有频率相近的次声波,使神经错乱或内脏剧烈疼痛甚至死亡,这是目前威力最大、也是最成熟的声波武器。生理学研究表明,人体各器官都有一个固定的振动频率,称为人体器官的固有频率,它们通常在3Hz~12Hz之间。例如:腹部内脏的固有频率为4Hz~8Hz,其中心脏的固有频率是5Hz,头部的固有频率为7Hz~12Hz,均处于次声波的范围之内。因此,当次声波作用于人体时,固有频率和次声波频率相近的器官就在次声波的作用下发生共振,造成人体生理紊乱和严重损伤。次声波武器就是利用频率与人体各主要器官的固有频率相当的高强次声波作用于人体,使人体产生共振,从而起到损伤破坏作用。按其作用于人体的不同部位,可分为神经型损伤和器官型损伤两大类。其中神经型损伤是由于次声波频率和大脑的固有频率极其相近,这种频率的次声波作用于人体时会刺激人的大脑,使之产生共振,在人的意识幼觉和心理思维上产生一定的影响,从而起到伤害作用。比如它可造成人的注意力无法集中,难以进行正常的工作,在一定程度上丧失生理活动能力,严重时还会引起头疼、恶心、癫狂和神经错乱,甚至休克昏迷不醒;器官型损伤是因次声波频率和人体内部器官的固有频率十分接近,当这种次声波作用于人体时,人体的内脏器官会产生强烈的共振,使人呼吸困难、肌肉痉挛,甚至血管破裂、内脏受损,严重时还会致人死亡。次声波在军事上的应用从实践中证实了它传播速度快,穿透能力强,作用距离远,具有无孔能人、见缝插针的特殊本领。次声武器因其超强的穿透力,使敌我双方都难以防护。强声驱散盾牌上使用的强声驱散装置不涉及超声和次声的范畴,强声器运用独创的高效电声转换、辐射器阵列和波束形成技术,提高了强声辐射的指向特性,在对目标实施有效打击的情况下,保证了参战人员的自身安全。强声器系统设备由强声辐射器阵列、机电控制装置、回转圆盘等组成。强声辐射器阵列为矩形结构,各换能器阵元分布在一个平面上,纵横整齐平行,形成一个矩形的包络。通过辐射器阵列结构和发射信号的相位控制,强声辐射器阵列使待反射声波在指定地点或方向上发生叠加而在其他位置发生破坏性干涉,从而以波束的形式在一定的方向上传播。利用定向声波传播原理,通过对声压级的控制,实现强行驱暴及远程喊话宣传。该部分近距离可发出125db以上的强大的噪音,使人恶心难受甚至瞬间失聪,对近距离的人群有显著的驱散效果。

盾牌及其特性

盾牌由防护面板,观察窗以及携带握持装置构成。声波驱散盾牌一般采用防暴盾牌,目前防暴盾牌执行的标准的《GA422-2008防暴盾牌》,防护面板使用的主要材料主要有聚碳酸酯、铝合金、玻璃钢及高性能材料复合材料等,主要形状有长方形及圆形等。当然,强声驱散盾牌也有使用防弹盾牌的,目前防弹盾牌执行的标准的《GA423-2003防弹盾牌》,防护面板使用的主要材料主要有防弹钢板、高性能材料复合材料等,主要形状有长方形及圆形等。

声波驱散盾牌的功能特性

声波驱散盾牌的构成决定了该装备兼具防护与警示、驱散等主要功能,可以利用盾牌的强声驱散特性进行战术推进,对目标进行驱散和干扰,减少战斗员在推进和坚守情况下的正面压力;同时,驱散能力还可转为警示和指引作用,为复杂环境下的平暴工作起到非常好的指引作用。声波驱散盾牌的基本特性在于随身防护和定向强声驱散,随身防护使得该装备具备一定的防护性和便携性,同时具备警示和驱散作用。与传统的单一盾牌装备及小型便携式声波驱散器相比较,声波驱散盾牌的优势在于将盾牌防护和强声驱散的功能互补,不仅减小了战斗人员的正面压力,还能够有效地保护驱散设备,防止驱散装备被损坏。声波驱散盾牌的便携性可以方便装备随时部署,就地展开,真正实现0展开时间;可以由单警携带,进入房间,通道,洞穴,废墟等狭小危险环境进行作业;可以方便的团队作业,根据实际情况进行范围布置;可以在常规任务时对任务目标进行警告和警示;也可以在形式恶化时对任务目标进行软杀伤,减少了一线战斗人员面临的巨大压力。在驱散能力上,声波驱散盾牌即使与大型声波驱散器进行比较也并不逊色,因为强声驱散使用的都是高频声波,这种声波在空气中传播时衰减非常明显,而大型装备的部署方式决定了其距离战斗一线的距离相对较远,当声波驱散器内发出的定向声波到达目标人群时,因距离造成的声波的衰减已经非常的明显,还有可能会对声波驱散器与目标人群之间的我方人员造成损伤。而声波驱散盾牌则不需要考虑距离的问题。声波驱散盾牌的使用一定是在战斗的第一线,在某些时候其声强甚至超过了大型声波驱散器,即使在较远的距离作业,声波驱散盾牌也可以通过多面盾牌阵列的方式对任务目标进行驱散,从而达到与大型声波驱散器相当的驱散性能。同时,声波驱散器的灵活性更是常规声波设备所无法比拟的,灵活的特性和多样化的部署方式使得声波驱散盾牌有着更为宽泛的使用空间。作为一款攻防两用型警用装备,声波驱散盾牌有较强的灵活性和适应能力,针对执行任务场所的不同,或者同一处置场合情况下任务阶段的不同,声波驱散盾的用途也各有不同。例如在救护、抢险救灾等环境中,声波驱散盾牌的主要用途是警示群众,指引方向,防护对象则为受灾群众、警员,保护其不受伤害;而在突击行动中,声波驱散盾牌的用途则侧重于保护战斗人员不受敌对分子的威胁,声波装备则成为和敌对分子进行对话的重要工具,这样可以减少身体暴露给突击队员可能带来的危险;在群体性事件中,根据事态发展的不同状况,现场处置人员可以有选择的使用声波驱散盾牌的各项主要功能,即在防护条件下对任务目标进行宣传宣讲,警示警告和定向驱散。

声波驱散盾牌的操作与部署

声波驱散器操作简单,常见产品的按钮见图3。在拿到声波驱散器后,首先打开防尘套,取出声波驱散盾牌,检查盾牌的外观是否破损及异常,在确定无误后,按下电源开关,打开声波驱散器,同时按下话筒按钮,即可对话筒进行喊话,喊话声音通过电路放大后,通过声波驱散器定向发射至目标人群;在喊话无效的情况下,根据上级指示,可以按下一键驱散按钮,强大的驱散音可以迫使目标单位后退或躲让,如果发现有个别目标抗性较强,可采用多面驱散盾牌合作的方式,对其进行驱散;对于一些顽固分子,战斗员则可利用盾牌进行掩护并推进至近距离,采用极端手段进行制服。

声波驱散盾牌的部署方式大体可分为全面部署、比例部署和特别部署三种部署方式,分别对应区队及以下单位,区队以上单位以及特种单位。在区队级以下单位中,一般不予配置大型、重型装备防护及驱散装备,在实际作业中也很难声波驱散盾牌的操作与部署得到类似装备的支援。为了达到必要的防护能力及声波驱散效果,需要通过规模使用的方式对声波驱散盾牌的各方面能力进行加强,使声波驱散盾牌发挥出应有的效果,实现保护自己,打击敌人的作战目的。在区队以上级别的作战行动中,由于可以得到大型声波装备的有力支持,无论防护作业还是驱散作业,都可以通过隔离带、防护网、盾牌墙、车载声波驱散器及固定式声波驱散器等大重型装备进行实现,即使在进行前推进作业时,由于大重型装备可以及时跟进,在一线作战环境下,声波驱散盾牌的可使用空间也非常有限。在这种情况下,声波驱散盾牌的主要功能是在一些重型装备无法部署的区域进行灵活部署,并且跟随一线单位进行推进作业,以及在任务前期,重型装备无法到达时进行机动部署以及在任务后期抓捕中机动使用。此时声波驱散盾牌的部署可以进行比例配制,如按照3:1或4:1的比例对作战单位进行部署,在无重型装备的情况下可以将声波驱散盾牌集中起来进行规模使用,或者在重型装备无法到达的区域灵活使用。另外在一些特殊的场合,比如反劫持情况,需要特别部署特种声波盾牌,此时部署的声波驱散盾牌的配置应为防弹盾牌加定向警示。在具体作业时,战斗员隐蔽在盾牌后方,接近危险场合,并通过定向声波驱散器对目标人员进行劝说和警告,一方面可以有效地保护战斗员不会因为暴露而受到伤害,另一方面也防止驱散设备被危险分子破坏,同时在心理上也会给犯罪分子以极大的心理压力,这样的声波驱散盾牌一般只部署在有特定任务的作战单位,并在特定作战任务时才会出现,适用于特别部署。需要强调的是,声波驱散盾牌只是一款单警使用的多功能警用装备,其无论是进攻中的软杀伤性能,还是盾牌的防护能力,都无法与大型声波驱散器或者盾墙等大重型装备相提并论,即使通过规模部署的方式,也只能通过数量上的增加达到性能上一定的提高,并不能全面达到和大重型装备具备相同的能力,因此无论在部署还是使用中,对于声波驱散盾牌都需要适时部署适情使用,让其在装备最擅长的区域发挥最大的作用。声波驱散盾牌并不能够完全替代类似功能的所有装备,只有将各型警用设备有机的结合在一起,合理搭配,正确使用、共同发力,最大程度的协助公安民警进行危险环境下的快速作业,才能够让各种装备的性能发挥到最佳。

声波驱散盾牌的选择

声波驱散盾牌使用的是定向强声波,声波可控、可调,不会使驱散群体造成人身伤害,规避了日后的司法纠纷,同时了保证现场执勤人员安全,其发展前景广阔,但该产品在国内还没有技术标准。由于声音的衰减很快、如果定向作用不强,其传播的距离极其有限,并且对使用人员的伤害也比较大,同时,产品的性能和功能还应充分考虑环境的影响。在没有相关标准的情况下,选择产品的时候应注意以下几个方面的问题:

1. 产品应操作安全、方便,不能因为安装了强声驱散装备而降低盾牌的防护效果。强声驱散盾牌是在盾牌的基础上增加强声驱散功能,因此要求装备的人机功效性好、操作方便、具有安全的保险装置,不能很随便就能启动强声驱声波驱散盾牌的选择散开关。在防护性能上不能因为增加了强声发生装备而降低盾牌本身的防护性能,同时还应充分考虑到使用者的机动灵活性,不能增加太多的重量,否则就声波驱散盾牌丧失了其灵活机动的优势,目前手持式防弹盾牌和防暴盾牌的重量要求分别是不高于6kg和4kg。

2. 设备产生的强声必须连续、稳定,只有这样其作用距离、强度才能稳定,在实战中才能起到其应有的作用。当噪声超过120db时,就会引起人产生心悸、耳鸣、发慌、恐惧等心理反应;当噪声超过145db时,人会出现头痛、目眩、恶心等强烈反应;在更高的噪声环境里,人的听觉器官将受到伤害,引起耳鼓膜破裂出血、永久性失去听力,甚至还会精神失常,严重的会引起并发症而导致死亡。对大多说人来说,遭遇这种强声,即使捂住耳朵,也会感到头疼,少部分人会更加强烈,甚至双膝跪地。

3. 装备的环境适应性(含自然环境、机械环境及粉尘、电池兼容等)应能满足要求,不能因为环境条件的变化而使产品失效。单从盾牌的角度,主要是高温、低温对其防护效能的影响比较大,但是从强声发生器的角度、要充分考虑到使用环境温度、湿度、盐雾、粉尘、机械振动、冲击、跌落等影响,同时对于使用电致强生的装备还要充分考虑到外界电池环境对其功能的影响以及装备本身对周围设备的骚扰程度。

4. 装备的电池性能应该满足使用要求。首先电池容量应能保证一定的使用时间(要求至少2小时)。电池应能在不同环境条件下使用。声波驱散盾牌是集非致命性武器和防护产品于一体的新型警用装备,且声波发生技术的发展很快,而目前还没有相应的技术标准,有待在今后工作中加强产品的应用研究及标准的制定来规范产品质量,引导产品发展。


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