Оценка эффективности травматических патронов производится по следующим методикам:
- по удельной кинетической энергии, которая не должна превышать 0,5 Дж/мм2;
- по отпечатку в баллистическом пластилине;
- по гидростатическому давлению, которое не должно превосходить 50 МПа.
Оценка по удельной кинетической энергии недостаточно объективна, так как за площадь, к которой относится кинетическая энергия, можно принять как площадь миделевого сечения пули, так и площадь поверхности головной части пули. Кроме того, при контакте резиновая пуля деформируется: средняя величина коэффициента сопротивления материала упругой деформации (модуль Юнга) живой ткани составляет 2...2,5 МПа, а у резины - 1,37 МПа. Не учитывается и абсолютное значение кинетической энергии, которое значительно сказывается на травматическом действии.
При стрельбе по баллистическому пластилину оценивается как глубина вмятины от пули, так и объем образовавшейся полости. Глубина вмятины экспоненциально зависит от количества движения пули. На рис. 1 эта зависимость показана для круглой резиновой пули диаметром 12,7 мм.
Рис. 1. Зависимость глубины вмятины
от количества движения пули
при стрельбе по баллистическому пластилину
Оценка по объему образовавшейся полости более объективна, так как напрямую зависит от кинетической энергии пули, что видно по результатам испытаний, приведенных в таблице 1. В качестве преграды использовался фрагмент осенне-зимней куртки из синтетического материала. Стрельбы велись на дистанции 1,5 м от дульного среза.
Оценка по гидростатическому давлению для пуль со сферической формой головной части производится по формуле:
где
Р - импульсное давление, МПа;
р - плотность живой ткани, ≈1000 кг/м2;
V - скорость, м/с;
R - радиус сферы;
r - расстояние от точки попадания до точки оценки давления (радиус зоны травмы).
Принимая за критерий давление 50 МПа радиус r зоны травмы с давлением > 50 МПа
По допустимому радиусу зоны травмы (табл. 1) мы видим, что превышение давления 50 МПа имеет точечный характер, следовательно, зона травмы указанных в таблице патронов имеет характер нарушения нормального кровообращения с внутренним кровоизлиянием в тканях.
Противник может использовать различные средства защиты от
поражения: строительные конструкции, автомобильный кузов, средства
индивидуальной бронезащиты (СИБ). При ударе о преграду пули деформируются.
Наибольшую глубину проникновения дают бронебойные пули.
Другие пули по величине проникновения в сторону уменьшения
располагаются следующим образом:
- оболочечные пули со свинцовым сердечником
(FMJ);
- пули из сплава свинца с сурьмой;
- оболочечная экспансивная пуля (JHP);
- оболочечная с мягким кончиком (JSP).
Различия в проникновении в твердую
преграду связаны со степенью деформации пули при ударе. Чем больше деформация,
тем меньше энергии остается у пули для проникновения в преграду.
Листовое, закаленное или триплексное стекло разрушает большинство
оболочечных пуль и заставляет терять их пробивную способность: пули
дестабилизируются и начинают кувыркаться. Самыми эффективными для пробития стекла являются свинцовые
экспансивные пули.
Но, с другой стороны, дестабилизированные пули создают большую
ВПП, кроме того, осколки стекла являются дополнительным поражающим фактором.
Стрельба по корпусу автомобиля значительно снижает вероятность
поражения водителя вследствие отклонения пули, в том числе и бронебойной, за
счет многослойной структуры панелей, а также кривизны их обводов. Вероятность
пробития дверцы автомобиля с опущенным стеклом пистолетными пулями - менее 10
%.
При пробивании стекла объем ВПП в зависимости от типа пули
может составлять от 0,5 до 3 размеров, полученных в желатине, и соответственно
глубину раневого канала не менее 75 %.
При пробивании дверцы объем ВПП обычно менее половины размера,
полученного в желатине, и глубина раневого канала 60-75 % соответственно.
Средства индивидуальной бронезащиты (СИБ) имеют различные
степени защиты, определяемые их конструкцией. В различных странах существуют
свои системы классификации бронежилетов. Основные системы для России, США и
ФРГ приведены в таблице 1.
Таблица 1
Главной характеристикой защитных структур является показатель
поверхностной плотности, определяемый как масса единицы площади защиты,
обеспечивающей заданный уровень защиты. На рис. 1 приведены сравнительные
поверхностные плотности для различных защитных материалов, по данным Российского испытательного
центра Научно-исследовательского института стали.
Рис. 1. Поверхностная плотность защитных структур из
различных тканей,
обеспечивающих противопульную стойкость при обстреле
из
пистолета ТТ с дистанции 5 м
Экспериментальная оценка пробивного действия производится
следующим образом: защитная структура устанавливается на войлочно-деревянном
подпоре и обстреливается с дистанции 5 м. В качестве примера в таблице 2 приведены результаты испытаний для 9-мм пистолетных патронов 7Н31 и 7Н21.
Таблица 2
В странах НАТО для испытаний на пробивное действие используют
единую защитную композицию, состоящую из титановой плиты толщиной 1,6 мм с подложенными под
нее 20 слоями кевлара.
В качестве имитатора защитной структуры используют листы из
углеродистой стали Ст 3 КП ГОСТ 380-60 различной толщины. В таблице 3
приведены предельные дальности пробития, стальных листов различной толщины для
некоторых видов пистолетных патронов.
В странах НАТО пробитие определяют по количеству пробитых
листов из стали SТ-14
толщиной 1 мм,
расположенных на расстоянии 20
мм друг от друга при стрельбе на дистанции 5 м.
Таблица 3
Заброневое действие определяется как по раневому действию
сердечника или пули, преодолевших защитную структуру, так и по динамическому
воздействию.
Для оценки раневого действия защитную структуру устанавливают
перед желатиновым блоком и определяют размеры ВПП при ее обстреле.
Динамическое воздействие чаще всего оценивается по глубине
вмятины в пластилиновом блоке, расположенном за защитной структурой. Согласно
методике НИИ Стали глубина от 1 до 15 мм соответствует легкой степени тяжести
травмы от 16 до 22 мм
- средней степени тяжести.
Оценка по глубине впадины не учитывает площадь воздействия и
не является полной. Более точной является оценка по величине заброневой энергии
пули (см. табл. 4)
Таблица 4
Заброневая энергия для бронебойных пистолетных патронов 7Н25и 7НЗ1 при стрельбе по защитной структуре из титановой пластины толщиной 1,25
и 30 слоев кевлара составляет (см. табл. 5)
Задачи экспериментальной оценки эффективности убойного (поражающего)
действия патронов - оценка поведения пули независимо от места попадания и
траектории движения пули в организме, соотносимая с реальными результатами
применения патронов.
Наиболее старым методом является стрельба по трупам или их
элементам, например, нижним конечностям. Однако этот метод не так достоверен,
как может показаться на первый взгляд. Имея более низкое содержание жидкости,
отсеченные конечности быстро теряют упругость живых тканей. Живые ткани
деформируются и растягиваются, как правило, без повреждений. Мертвые ткани при
таком же воздействии пули рвутся и трескаются.
Такие же проблемы возникают при использовании в качестве испытательной
среды фасованного мяса. Пуля в нем сильнее деформируется и имеет меньшую длину
раневого канала вследствие более высокой плотности и меньшей эластичности
фасованного мяса по сравнению с живой мышечной тканью. Замачивание мяса в
горячей воде незначительно улучшает его соответствие живым тканям, поскольку
мясо не гигроскопично и плохо впитывает воду.
Наилучшим видом испытательной среды являются живые существа,
в частности, боровы, которые по своей анатомической структуре наиболее близки
к человеку.
Например, для проведения сравнительных испытаний, были произведены
стрельбы патронами .380 Auto с пулями Silvertip массой 5,5 г в борова весом 64 кг за период I минута
после его смерти в пять различных точек, имеющих различную плотность и упругость.
Скорость пуль при ударе составляла 270 м/с во всех случаях.
Пуля .380 Auto Silvertip, выпускаемая фирмой «Winchester»
является оболочечной пулей с экспансивным углублением (рис.1).
Рис. 1. Пуля .380 Auto Silvertip
Эта пуля всегда расширяется в искусственных средах и всегда
остается внутри животного такого размера.
Первая пуля вошла в череп сбоку в том месте, где череп
борова и взрослого человека имеют приблизительно одинаковую толщину. Пуля
сделала входное отверстие диаметром 19 мм с трещинами, расходящимися от отверстия,
что в целом составляло диаметр 38
мм. Пуля расширилась до диаметра 15 мм и не вышла.
Вторая пуля вышла в бок кабана, раздробив ребро, пробив оба
легких, не задев сердца, прошла через ребра с противоположной стороны не задев
кость и остановилась под кожей. Пуля расширилась до диаметра 13,7 мм.
Третья пуля прошла через ребра, прошла печень и реберную
кость с противоположной стороны. Пуля была извлечена из-под кожи с
противоположной стороны, причем она располагалась основанием вперед. Пуля
пробила реберную кость, двигаясь боком. Диаметр трещин, образованных в печени,
составил 38 мм.
Пуля расширилась до диаметра 13,7
мм.
Четвертая пуля пробила только кишечник. Пуля расширилась до
диаметра 13,7 мм.
Пятая пуля пробила кожу и мышцы обеих задних ног, не задев
кости. Суммарная толщина мышц в точке входа была 152 мм. Пуля расширилась до
диаметра 11 мм.
Эти пять различных ранений дают реалистичную картину расширения
пули и раневых каналов для пули .380 Auto Silvertip.
Пуля расширилась в среднем до диаметра 13,5 мм и имела глубину
раневого канала в среднем 249
мм. Объем раневого канала составил 35,4 см3, (см. табл.
1)
Таблица 1
Объем раневого канала был рассчитан. Объем ВПП не рассчитывался,
так как он меняется по диаметру и форме при прохождении пули через разные
ткани. Хотя и существует методика определения ВПП по мере прохождения ее через
живые мягкие ткани, точное сравнение полостей возможно только в однородной
испытательной среде.
Глубина раневого канала достаточно приблизительна, так как
большинство пуль были обнаружены под кожей на противоположной стороне: одни
были непосредственно под кожей, другие начали входить в кожные слои.
Способность пробивать кожу на противоположной стороне, вследствие ее
эластичности, можно приравнять к проникновению в мягкие ткани на глубину не
менее 50 мм.
Значение этого эксперимента заключается в том, что не имея
возможности сравнить раневые каналы в тканях различной плотности, мы можем
сравнить диаметры расширения пуль.
Другим примером может служить оценка травматического действия резиновой пули 18х45Т. По борову массой 80 кг было произведено 6 выстрелов с дистанции 1-2 м в грудь и живот. После нанесения ранений животное сохранило двигательную активность.
В результате наружного осмотра животного, после стрельбы в
местах попадания резиновых пуль обнаружены рвано-ушибленные раны кожи размерами
15x40 мм, с выраженными внутрикожными кровоизлияниями от 50x70 мм до 90x100 мм
и кровоизлияниями в подкожно-жировую клетчатку.
В данном случае, при попадании пули между ребрами, обнаружено
краевое кровоизлияние в нижнюю долю легкого размерами 25x60 мм. В другом случае
имело место сквозное ранение кожи, подкожной клетчатки мышц, при этом был
обнаружен неполный разрыв стенки желудка линейной формы длиной до 20 мм с кровоизлиянием в
стенку желудка округлой формы размерами 20x25 мм.
Эти ранения, кроме последнего, соответствуют средней тяжести
травмы. Последнее ранение соответствует тяжелой степени травмы; подобные
повреждения, нанесенные человеку, требуют немедленной госпитализации
пострадавшего для проведения операции.
Испытания такого типа также позволяют оценить в сравнении
травматическое воздействие других патронов при обстреливании искусственных
сред.
Альтернативным вариантом оценки эффективности патронов является
использование искусственных испытательных сред. Создать точную копию живого
организма невозможно. Однородный имитатор имеет то преимущество, что можно
установить такие же характеристики материала, которые делают возможным
сравнение с результатами, полученными в других средах.
Имитатор ткани должен соответствовать следующим критериям:
- материал должен
обеспечивать воспроизводимые результаты;
- материал должен
вести себя при попадании пули точно так же, как живые ткани;
- материал должен
иметь достаточную историю использования, чтобы можно было проводить сравнения.
В результате экспериментов по раневой баллистике известно,
что такие травмы, как перелом кости, кровотечение, повреждение нерва, могут
иметь место за пределами постоянного раневого канала.
Проникая в легкие ткани, пуля не только разрывает и
разрезает их на своем пути, но и кавитирует, образуя временную пульсирующую
полость (ВПП), передавая часть своего импульса окружающим тканям, что вызывает
их радиальное движение. Это движение можно рассматривать как кольца ткани,
расширяющиеся вокруг траектории движения пули. При этом ткани разрываются,
вызывая травму. Это явление также называется «боковым действием пули». Поэтому
имитатор ткани должен достаточно адекватно моделировать как глубину раневого
канала, так и ВПП.
В качестве искусственных испытательных сред используют намоченные
газеты, глину, желатин, баллистический пластилин, баллистическое мыло, петролатум,
воду.
Газеты используются в виде пачек толщиной 200 мм, выдержанных в воде
около 12 часов, при этом пачки не должны касаться друг друга. Газетной бумаги,
уложенной в ряд толщиной 1,5 м
достаточно, чтобы улавливать даже тяжелые пули, обладающие высокой скоростью.
При стрельбе по намоченной бумаге проявляется ее пластичность и
неэластичность.
Глина не упруга и хорошо поддается пластической деформации,
поэтому может сохранять образующуюся полость длительное время. Но ее
консистенция может значительно меняться, и она существенно тверже мыла или
желатина, поэтому не годится для сравнения результатов испытаний, проведенных
с использованием различных сред.
Желатин - это белковое вещество, которое получается путем вываривания
костей животных.
Использование желатина имеет следующие положительные стороны:
- сходство процессов
замедления пули в желатине и живой ткани;
- сходство между
размерами и формой ВПП в желатине и ткани;
- сходство раневого
канала, остающегося в ткани и желатине после прохождения пули;
- воспроизводимость
результатов;
- желатин
используется с 40-х гг. XX века для экспериментов по раневой баллистике,
благодаря чему имеется достаточно статистических данных.
В чистом виде желатин представляет собой прозрачные пластинки
или белый порошок. Он может быть растворен в воде в различных концентрациях.
При температуре около +40 °С желатин становится жидким, а при температуре -25...-30
°С застывает. Мерой прочности желатинового геля является число Блума (по имени
английского химика), для баллистических экспериментов оно должно быть равным
250. Помимо концентрации и числа Блума важно, чтобы эксперименты проводились в
одном диапазоне температур.
Обычно используется 20% желатин при температуре 10 °С в виде
блоков 90x80x140 мм. В последнее время в США стали использовать 10% желатин при
температуре 40 °С. Фирма «Dinamit Nobel» работает с 20% желатином при
температуре 20 °С. Стрельба по блокам производится с дальности 5 м (рис. 2). С помощью
рентгено-импульсной установки определяется объем временной пульсирующей полости
(ВПП) и устойчивость пули в желатиновом блоке. Запуск установки с
соответствующей задержкой осуществляется замыканием двух слоев алюминиевой
фольги, расположенных перед желатиновым блоком, при пробитии их пулей.
Скорость пуль измеряется при помощи фотоэлектронного устройства, размещенного
между срезом ствола образца оружия и желатиновым блоком, а после пробития
желатинового блока — с помощью проволочного блокирующего устройства.
Оценка эффективности в зависимости от дальности стрельбы
производится путем понижения скорости пули за счет отсыпки пороха из гильзы.
Этот метод имеет тот недостаток, что на дистанции 5 м пуля, в зависимости от
своей конструкции, не всегда имеет установившееся движение и, соответственно,
различные углы нутации, что влияет на размеры ВПП и устойчивость движения пули.
В таблице 2 приведены углы нутации 9-мм пистолетных пуль
при стрельбе на дистанции 5 м
при имитации дальности стрельбы отсыпкой пороха.
Таблица 2
Сравнительная оценка 20% и 10%
желатина может быть проведена по результатам стрельб патронами .38 Nuto с
пулями Silvertip (см. табл. 3).
Таблица 3
Как видно из таблицы 3, 10% желатин дает более близкую к
действительности оценку эффективности в то время, как 20% желатин преуменьшает
глубину и объем раневого канала.
В исследованиях M.Fisher, М.Krauss, Л.Озерецковского было
установлено, что выраженное повреждение мягких тканей с нарушением
опорно-двигательной функции конечности наблюдается при объеме ВПП порядка
350-600 см3, а умеренное повреждение с нарушением функции сегмента конечности -
при объеме ВПП 150-350 см3.
Использование желатина требует применение сложной аппаратуры,
поэтому зачастую используют среды, в которых после прохождения пули остается
полость остаточного повреждения и объем повреждения определяется путем
измерения объема жидкости, заполняющей полость. В качестве такой среды
зачастую используют пластилин. В рис. 3 приведена остаточная полость в
пластилине для пули патрона 9x18 ПМ (V=307 м/с; объем остаточной полости = 405
см3).
Рис. 3. Остаточная полость в пластилине от пули патрона 9х18 ПМ
Аналогично используются блоки из баллистического мыла, имеющего
следующие характеристики: молекулярный вес 262 и плотность 1070 кг/м3. В
качестве примера в таблице 4 приведены размеры остаточных полостей в
баллистическом мыле, баллистическом пластилине и ВПП в 20% желатине, при
стрельбе, патроном 7Н21 на дальностях 25 и 50 м. Для пластилина и мыла-дальности реальные,
для желатина - имитация отсыпкой пороха.
Таблица 4
Из таблицы 4 видно, что и мыло, и
пластилин занижают размеры полости, но при этом, принимая во внимание величину
угла нутации (табл. 2), пластилин дает наиболее близкие к желатину
результаты, чем мыло.
Иногда в качестве искусственной среды используют петролатум
или сплав из 80% петролатума и 20% парафина.
Этот материал интересен тем, что вокруг пулевого канала образуется
видимая на разрезе зона в виде круга, концентричного с каналом, которая может
служить сравнительной мерой убойного действия пуль. Однако эта зона проявляется
не всегда. Кроме того, использовать петролатум можно только для сравнения одинаковых
по типу и близких по баллистическим характеристикам пуль.
Еще одной искусственной средой используемой для замены живой
ткани является вода. Вода характеризуется простотой, удобством и
экономичностью.
Пуля .38 Auto Silvertip расширилась в воде до диаметра 14,2 мм, что хорошо
соответствует расширению в живых мягких тканях.
Глубину проникновения пули в воде можно получить стреляя в
бассейн с водой, имеющим калиброванные картонные перегородки, или в небольшие
контейнеры с водой, выстроенные друг за другом.
При использовании бумажных контейнеров пуля Silvertip
проникла в воду на глубину 280-330
мм.
Это
несколько больше, чем средняя глубина раневого канала в теле борова - 249 мм, но близко к раневому
каналу, когда пуля проходит сквозь ребра и легкие. Таким образом, вода
показывает глубину раневого канала, которую можно ожидать при попадании пули в
туловище.
