Особенности выброса и топографии распределения частиц металла разрушенного снаряда после преодоления преграды из триплексного стекла автомобиля

Полный текст

ОБОСНОВАНИЕ

Оценка поражающих свойств огнестрельных снарядов после преодоления ими различных преград широко представлена в специальной отечественной литературе. Работы известных советских и российских учёных-криминалистов [1–8] посвящены особенностям повреждений тканей человека после преодоления огнестрельными снарядами различных преград: некоторых видов стекла, листового металла, древесины, одежды и т.д. Акцент всех работ приходился на оценку морфологии и топографии входных огнестрельных повреждений кожного покрова и методик установления основных и дополнительных факторов выстрела. Несмотря на существенную давность издания большинства приведённых выше научных работ, в них рассматриваются возможности применения таких высокотехнологичных методов, как спектральные исследования, рентгенофлуоресцентный анализ и т.д. Вместе с тем применение электронной сканирующей микроскопии (scanning electron microscope, SEM) в сочетании с энергодисперсионным анализом (energy dispersive spectroscopy, EDS) позволяет не только исследовать частицы преграды на значительных увеличениях, но и визуально оценивать топографию распределения химических элементов в исследуемых образцах.

Цель исследования ― изучение характера распределения частиц металла разрушенного огнестрельного снаряда после прохождения им преграды ― триплексного стекла автомобиля.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Исследования проведены на базе ФГКУ «111 Главный государственный центр судебно-медицинских и криминалистических экспертиз» Минобороны России и открытого тира стрелкового комплекса «Бисерово-спортинг» в период с 2019 по 2021 г.

В указанный период первоначально проводились экспериментальные отстрелы различных преград, после этого — исследования мишеней с помощью сканирующего электронного микроскопа Hitachi FlexSem 1000 II (Hitachi High-Tech Europe GmbH, Япония) и энергодисперсионного рентгеновского спектрометра Bruker Quantax 80 (Bruker Nano GmbH, Германия). Сканирование производили в режиме низкого вакуума (VP-SEM 30 Pa). Применяли увеличение от 45 до 2500 крат. Ускоряющее напряжение ― 15 кВ, величина силы поглощённого тока ― 600–800 пА, рабочая дистанция ― 8,4–14 мм. Набор спектра осуществляли в автоматическом режиме до получения статистически достоверного результата (1 млн импульсов).

В качестве преграды использованы автомобильные лобовые триплексные стекла (от моделей автомобилей AUDI, BMW и Mercedes-Benz), расположенные под углом 60° к линии прицеливания. Выстрелы производили из cамозарядного карабина «Сайга-МК» (Концерн «Калашников», Россия) под патрон 5,45×39. При экспериментальных выстрелах применяли спортивно-охотничьи патроны 5,45×39 БПЗ FMJ с оболочечной биметаллической пулей (НР) со свинцовым сердечником, пустотой в головной части и срезанной вершинкой; масса пули ― 3,85 г, начальная скорость пули ― 940 м/с.

При производстве экспериментов выстрелы осуществляли с расстояния 10 м (всего произведено 30 выстрелов). В качестве мишени использована белая хлопчатобумажная ткань (бязь) размером 100×150 см, закреплённая на древесно-стружечном щите. Расстояние между мишенью и преградой ― 100 см, что примерно соответствует расстоянию от лобового стекла автомобиля до водителя и пассажира переднего сидения.

Все быстропротекающие процессы взаимодействия огнестрельного снаряда и преграды изучали с помощью скоростной видеосъёмки видеокамерой Sony RX0 с частотой 1000 кадров в секунду, расположенной слева от мишени.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Покадровое изучение полученных видеозаписей показало, что отклонение полёта осколков снаряда от первоначальной траектории составляло до 10° в сторону нормали к тыльной поверхности стекла. Осколки снаряда, преодолев преграду, двигались поэтапно, в три фазы.

Первая фаза выброса осколков преграды (0,5 мс). Внедряясь в преграду, снаряд значительно деформировался, и его кинетическая энергия переходила в тепловую [9]. Эту фазу (преодоление преграды) камера запечатлела как светящееся оранжевое пятно (рис. 1, а). После пробития преграды камера регистрировала светящиеся частицы металла. В эту фазу выброс частиц снаряда представлялся в виде цилиндра, тыльное основание которого имело тенденцию к расширению (рис. 1, b).

Вторая фаза выброса осколков преграды (1 мс). Тотчас за преградой происходило резкое конусообразное расширение выброса частиц металла. Угол конуса равен 45° (рис. 1, с).

Третья фаза выброса осколков преграды (7–15 мс). Достигнув мишени, бόльшая часть фрагментов, осколков и частиц снаряда пробивают материал мишени или фиксируются на её поверхности. Кроме этого, наблюдается отражение частиц металла от поверхности мишени в виде летящих в сторону от мишени в направлении стороны выстрела светящихся частиц (рис. 1, d).

 

Рис. 1. Выброс осколков снаряда: а ― внедрение пули в преграду; b и с ― вторая фаза выброса частиц снаряда; d ― разброс отражённых от мишени частиц снаряда.

Fig. 1. Ejection of projectile fragments: a ― the introduction of the bullet into the barrier; b and c ― the second phase of the ejection of projectile particles; d ― the spread of projectile particles reflected from the target.

 

Выполненные с применением электронной сканирующей микроскопии и энергодисперсионного анализа исследования показали соответствие топографии и морфологии распределения металлов на поверхности мишени данным анализа движения фрагментов огнестрельного снаряда при скоростной видеосъёмке. Сплав металлов, обнаруживаемый на мишени, имел в своём составе следующие элементы: свинец (Pb), медь (Cu), сурьму (Sb) и калий (K).

Повреждения, причинённые крупными фрагментами пули, располагались в окружности диаметром 12±4 мм. Морфология их существенно разнилась ― от прямоугольных до щелевидных дефектов, и напрямую зависела от формы пулевого осколка, сформировавшего повреждение. Этот вид фрагментов имел поверхности, характерные для разрушения материала в условиях сложного напряжённо-деформированного состояния с хорошо читаемыми поверхностями излома. Размеры фрагментов сильно варьировали, часто достигая размеров поперечного сечения снаряда (рис. 2, а).

Микроскопические частицы свинца на поверхности мишени оставляли три вида следов:

1) осыпь мелких сферических частиц металла, фиксированных к поверхности волокон нитей материала мишени; частицы имели различные размеры ― от 1,2 до 20 µм (рис. 2, b);

2) застывшие лужи отложившегося на поверхности мишени расплавленного металла размером до 150 мкм; неровные края этих следов имеют характеристику, свойственную разбрызгиванию в виде вторичных брызг, образовавшихся при соударении больших расплавленных частиц металла с мишенью (рис. 2, с);

3) частицы, имеющие шероховатую растрескавшуюся поверхность в центре и неровные края, характерные для разбрызгивания с выбросом вторичных элементов при соударении. Очевидно, что с преградой взаимодействовала не полностью расплавленная частица металла (рис. 2, d).

 

Рис. 2. Виды частиц снаряда: а ― крупный фрагмент снаряда; b ― сферические частицы; с ― застывшие лужи расплавленного металла; d ― полурасплавленная частица.

Fig. 2. Types of projectile particles: a ― a large fragment of a projectile; b ― spherical particles; с ― frozen puddles of molten metal; d ― a semi-molten particle.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведённого экспериментального исследования установлено, что на поверхности мишени регистрируются различные виды частиц огнестрельного снаряда, разрушившегося при прохождении преграды. Характер распределения частиц и их морфология весьма специфичны. Полагаем, что количественная и качественная оценка частиц снаряда на мишени позволит определять запреградное расстояние выстрела в пределах действия частей огнестрельного снаряда (фрагментов, осколков, мелких частиц расплавленного металла).

ДОПОЛНИТЕЛЬНО

Источник финансирования. Исследование и публикация статьи осуществлены на личные средства авторского коллектива.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Вклад авторов. С.В. Леонов, М.А. Сухарева, Ю.П. Шакирьянова ― сбор данных; М.А. Сухарева, Ю.П. Шакирьянова ― написание черновика рукописи; П.В. Пинчук ― научная редакция рукописи; С.В. Леонов, П.В. Пинчук, М.А. Сухарева, Ю.П. Шакирьянова, Ю.Ю. Шишкин ― рассмотрение и одобрение окончательного варианта рукописи. Авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).

ADDITIONAL INFORMATION

Funding source. The study had no sponsorship.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Authors’ contribution. S.V. Leonov, M.A. Suhareva, J.P. Shakiryanova ― data collection; M.A. Suhareva, J.P. Shakiryanova ― draftig of the manuscript; P.V. Pinchuk ― critical revition of the manuscript for important intellectual content; S.V. Leonov, P.V. Pinchuk, M.A. Suhareva, J.P. Shakiryanova, Yu.Yu. Shishkin ― review and approve the final manuscript. Authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work.

Об авторах

Сергей Валерьевич Леонов

111 Главный государственный центр судебно-медицинских и криминалистических экспертиз; Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова

Email: sleonoff@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0003-4228-8973
SPIN-код: 2326-2920

д.м.н., профессор

Россия, 105094, Москва, пл. Госпитальная, д. 3; Москва

Павел Васильевич Пинчук

111 Главный государственный центр судебно-медицинских и криминалистических экспертиз; Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова

Email: pinchuk1967@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0223-2433
SPIN-код: 7357-3038

д.м.н., доцент

Россия, 105094, Москва, пл. Госпитальная, д. 3; Москва

Марина Анатольевна Сухарева

Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова

Email: suha@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3422-6043
SPIN-код: 4692-0197

к.м.н.

Россия, 105094, Москва, пл. Госпитальная, д. 3

Юлия Павловна Шакирьянова

111 Главный государственный центр судебно-медицинских и криминалистических экспертиз; Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова

Email: tristeza_ul@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1099-5561
SPIN-код: 1429-6230

к.м.н.

Россия, 105094, Москва, пл. Госпитальная, д. 3; Москва

Юрий Юрьевич Шишкин

Бюро судебно-медицинской экспертизы Ивановской области; Ивановская государственная медицинская академия

Автор, ответственный за переписку.
Email: shishkinuu@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-1029-9056
SPIN-код: 6170-1340

д.м.н.

Россия, Иваново; Иваново

Список литературы

Дополнительные файлы