Механизм выстрела

Патрон находится в патроннике, курок на боевом взводе. При нажатии на спусковой крючок боек ударника бьет по капсюлю патрона. В результате инициирующее вещество детонирует и мгновенно воспламеняется, пламя через затравочные отверстия поступает в полость гильзы и воспламеняет порох. Происходит мгновенное сгорание порохового заряда в полости гильзы с образованием большого количества пороховых газов, которые с силой в несколько сотен атмосфер давят на стенки гильзы, ее дно и непосредственно на сам огнестрельный снаряд (пулю). Конструкция патрона предусмотрена таким образом, чтобы давление газов не разорвало гильзу, а вытолкнуло пулю, которая начинает двигаться по каналу ствола с всевозрастающей скоростью. Начальная (в момент вылета пули из канала ствола) скорость ее для ПМ = 315 м/сек, для АКМ – 715 м/сек, для винтовок – до 2000 м/сек. Существует взаимосвязь между начальной скоростью пули и длиной ствола (при прочих равных условиях): чем длиннее ствол, тем больше начальная скорость пули.

Скорость пороховых газов в момент выстрела достигает 1500 – 2000 м/сек, что больше скорости звука. В момент выхода из канала ствола пороховые газы резко расширяются, что сопровождается соответствующим звуком (хлопком выстрела).

Следует подчеркнуть, что помимо огнестрельного снаряда повреждающее действие может оказывать и ряд других факторов, совокупность которых представлена в таблице 1.

Таблица 1

Повреждающие факторы выстрела

1. Сам огнестрельный снаряд (пуля, дробь, картечь) или его части.

2. Дополнительные факторы выстрела.

3. Само оружие или его части (дульный срез, осколки разорвавшегося оружия).

4. Вторичные снаряды (отломки каких-либо преград, осколки поврежденных костей, фрагменты одежды и т.п.).

Механизм действия огнестрельного снаряда на тело человека

Безусловно, основным повреждающим фактором выстрела является огнестрельный снаряд (пуля, дробь, картечь и т.д.).

Огнестрельное повреждение является результатом действия совокупности процессов, происходящих в момент ранения. К таковым следует отнести следующие: удар пули с формированием ударных волн различной мощности, движение пули в тканях с формированием временной пульсирующей полости и волн давления.

Ранее предполагалось, что в травмирующем действии огнестрельного снаряда принимает участие также головная баллистическая волна. Но ряд проведенных исследований показал, что головная баллистическая волна в какой-либо среде возникает в тех случаях, когда скорость снаряда больше скорости распространения звука в данной среде. В этом случае образующиеся отдельные импульсные волны позади летящего снаряда частично гасятся, благодаря явлению интерференции, на внешних же их границах происходит суммация отдельных волн. В результате подобного сложения и возникает головная баллистическая волна. Если же скорость снаряда оказывается меньшей скорости звука в исследуемой среде, то головная баллистическая волна возникнуть не может (вследствие отсутствия суммации импульсов отдельных волн).

Человеческий организм является разнородной по плотности средой: полужидко-полутвердой. Скорость распространения звуковой волны в подобных средах превышает 10000м/сек. Огнестрельный снаряд в теле человека не может передвигаться с такой скоростью, поэтому образование головной баллистической волны, как правило, не происходит. Исключение, возможно, составляют полые органы (желудок, кишечник), заполненные газами. Вполне оправдано допустить возможность образования в них баллистической волны.

Возникновение ударной волны связано с тем, что в точке удара создается мгновенное повышение давления, распространяющееся в виде сферической волны впереди снаряда и передающее его кинетическую энергию окружающим тканям. Как отмечалось выше, организм человека представляет собой разнородную по плотности среду. Огнестрельный снаряд, сталкиваясь с различными по плотности тканями, производит ряд последовательных соударений, сопровождающихся формированием ряда ударных волн, которые двигаются одна за другой впереди пули. Мощность каждой из этих ударных волн различна и определяется соотношением кинетической энергии пули и времени соударения. Чем больше энергия ранящего снаряда и меньше время соударения, тем больше мощность удара.

В свою очередь величина кинетической энергии снаряда определяется его массой и скоростью. Кинетическая энергия пули, зависит от двух факторов: ее массы и скорости, что отражается в формуле E = mV²/2. Отсюда видно, что если увеличить массу пули в 2 раза, то кинетическая энергия возрастет тоже в 2 раза, но если вдвое увеличить скорость пули, то кинетическая энергия возрастает вчетверо. Следовательно, для поражающей способности приоритетное значение имеет скорость пули, а не ее масса.

Более того, при увеличении скорости огнестрельного снаряда и одновременном снижении его массы, возрастает КПД. Для большинства боевых пуль последнего времени КПД составляет 35-40%. Легкие высокоскоростные пули в момент контакта с поражаемыми тканями быстро тормозятся и тем самым сообщают им большую часть своей кинетической энергии, следовательно, и объем повреждений возрастает. КПД таких пуль достигает 80%. Однако важным недостатком таких снарядов является их крайняя неустойчивость в полете, вследствие чего они легко меняют траекторию своего полета при контакте даже с незначительными преградами (трава, кусты).

Время соударения огнестрельного снаряда с поражаемой тканью зависит от плотности, упругости и податливости последней. Чем прочнее поражаемые ткани, тем меньше они способны к упругой деформации и тем меньше время соударения, а значит больше мощность удара. Максимальной плотностью и твердостью в организме человека обладает костная ткань. Следовательно, при столкновении пули с костью формируется наиболее мощная ударная волна.

Пули, обладающие одинаковой энергией, но разного калибра, вызывают различное действие в раневом канале. Пули меньшего калибра передают тканям больше энергии и, как следствие, вызывают больший гидродинамический эффект (разрыв тканей по ходу огнестрельного канала вследствие передачи энергии удара гидродинамической средой). Это утверждение применимо для тех случаев, когда пуля при прохождении через органы и ткани человека не деформируется и не разрушается, полностью либо частично.

Кроме величины кинетической энергии, упругости повреждаемой ткани и времени соударения поражающая эффективность огнестрельного снаряда также определяется:

• формой огнестрельного снаряда, или площадью его лобового сопротивления, определяемой как отношение веса снаряда к площади его поражающей поверхности. Этот показатель минимальный у небольших сферических снарядов (дроби, картечи) и возрастает у тяжелых снарядов с небольшой поражающей поверхностью, например винтовочные пули конической формы.

• степенью деформации снаряда при прохождении его через преграду.

Дополнительная деформация либо фрагментация ранящего снаряда при контакте с мишенью обусловливает более высокую степень и скорость энергоотдачи, а, следовательно, и более высокую поражающую способность.

• степенью стабильности полета при контакте с поражаемой поверхностью. Поворот пули вследствие нарушения стабильности ее полета приводит к увеличению поперечного сечения, а значит и силы лобового сопротивления, что соответственно ведет к возрастанию энергоотдачи.

В связи с этим, необходимо отметить, что стабильность полета пуль в воздухе неодинакова на различных участках траектории полета. Самым нестабильным считается начальный отрезок траектории длиной 10-30 метров. Этот участок характеризуется значительными углами отклонения продольной оси пули от прямолинейной траектории. Возникают явления нутации и прецессии, которые характеризуют степень устойчивости пули при полете. Нутация – это линейное колебательное движение продольной оси огнестрельного снаряда. Прецессия – это конусообразное движение продольной оси вращающегося огнестрельного снаряда. Чем ближе к нулю угол нутации и прецессии, тем устойчивее пуля во время полета. В связи с этим, при выстрелах с близкой дистанции, когда точка начала разворота пули расположена ближе к входному отверстию, тяжесть поражения увеличивается.

Упрощено, этапы формирования огнестрельного повреждения можно представить следующим образом.

1. Упругая деформация и разрыв поражаемой поверхности.

В момент контакта с телом человека, пуля наносит повреждаемому участку мощнейший удар, сила которого сосредоточена на очень малой площади. В результате происходит выбивание участков кожи и подлежащих тканей. Выбитые ткани частично увлекаются вслед за пулей и частично рассеиваются по ходу огнестрельного раневого канала в измельченном виде.

2. Формирование временного огнестрельного канала и его вторичное расширение.

Следует различать временный и постоянный огнестрельный каналы. Временный огнестрельный канал существует только в момент прохождения пули через ткани, и характеризуется наличием стенок и полости. Как отмечалось ранее, во время полета пули, в расположенной непосредственно перед ней среде (воздухе, тканях) образуется зона повышенного давления, именуемая ударной головной волной. Она имеет эллипсоидную форму, характеризуется кратковременностью существования (1-3мс), высокой амплитудой и скоростью распространения в тканях – 1400-1500 м/сек. полагают, что повреждающее действие этой волны, ввиду вышеуказанных характеристик, незначительно.

Т.к. ткани организма человека на 60-70% состоят из воды, то на них действуют законы физики, применимые для жидких сред. Поэтому, во время контакта пули с тканями возникает явление кавитации. При этом формируется временная пульсирующая полость, расположенная позади движущегося снаряда, динамический цикл которой состоит из двух фаз: спадения и расширения. Весь цикл занимает не более нескольких миллисекунд. Первоначально достигнув максимальных размеров, эта полость начинает спадаться, происходит ее «схлопывание», однако давление в полости раневого канала к этому моменту не успевает сравняться с давлением окружающей среды, поэтому вновь происходит расширение полости, но уже с меньшей амплитудой. Таким образом, стенки пульсирующей полости многократно смыкаются и размыкаются за счет перепадов положительного и отрицательного давлений. Частота пульсаций зависит от скорости полета пули, так при скорости 400 м/с – их 2, при 700 м/с – 5, при 900 м/с – 8 в секунду. Объем пульсирующей полости прямо пропорционален частоте пульсаций (в 4 –12 раз больше объема пули). Длительность пульсаций в десятки раз превышает время прохождения пули через тело. Кроме того, объем пульсирующей полости определяется прочностными характеристиками самого ранящего снаряда. Установлено, что безоболочечные свинцовые пули и пули с мягким покрытием обладают большим повреждающим действием вследствие их дополнительной деформации в мягких тканях, а в ряде случаев и фрагментации на мелкие осколки. При этом временная пульсирующая полость гораздо более обширная и долговременная, чем при использовании пуль такого же калибра, но с твердой оболочкой.

Биологические ткани более устойчивы к положительному давлению и в меньшей степени способны противостоять отрицательному. В динамической фазе схлопывания пульсирующей возникают так называемые волны давления значительной силы, приводящие к барометрическим перепадам в несколько сотен и даже тысяч килопаскалей (для сравнения следует отметить, что силы кавитации столь велики, что способны разрушить стальные и железобетонные конструкции).

В связи с этим временная пульсирующая полость огнестрельного раневого канала является важным травмирующим фактором. Она может вызвать не только обширные разрушения мягких тканей в зоне раневого канала, но и повлечь перелом рядом расположенных костей, даже без их непосредственного контакта с огнестрельным снарядом.

Нервные стволы относительно мало подвержены воздействию временной пульсирующей полости, хотя нарушения проводимости наблюдаются часто.

Касательные ранения высокоскоростными пулями головы и грудной клетки, в том числе и без повреждения внутренних органов и крупных сосудов, практически всегда оказываются смертельными, вследствие повреждающего действия временной пульсирующей полости.

В то же время полые органы (желудок, кишечник) и органы, содержащие значительное количество воздуха (легкие), в меньшей степени подвержены воздействию сил кавитации.

Быстрое спадение полости в начальной части раневого канала выталкивает его содержимое (преимущественно фрагментированные мягкие ткани и кровь), брызги которого летят в направлении, обратном движению пули, а при близком выстреле (5–10 см) могут попасть на руку стрелявшего, оружие и даже в ствол.

3. Формирование постоянного раневого канала.

Время существования пульсирующей полости определяется скоростью пули, ее калибром, характеристиками поражаемой поверхности и рядом других факторов. После того, как стенки временной пульсирующей полости, являющиеся одновременно и стенками временного раневого канала, спадаются, временный канал закрывается и образуется постоянный огнестрельный канал, характеризующийся отсутствием полости. В этот момент заканчивается динамическая фаза огнестрельного ранения, и дальнейшее расширение зоны повреждения определяется главным образом анатомо-физиологическими особенностями поврежденной ткани.

Различают 5 видов травмирующего действия пули

1. Пробивное действие: Формируется входная огнестрельная рана округлой или овальной формы, при сведении краев которой всегда образуются складки кожи (признак «минус-ткань»).

2. Клиновидное действие: во время полета пуля растрачивает свою кинетическую энергию, теряет скорость и уже не способна оказывать пробивное действие. В этом случае при контакте с тканями пуля сначала растягивает их, затем разрывает и раздвигает, действуя подобно клину. При этом формируется щелевидное отверстие. В частности, такое действие пули проявляется у выходного отверстия в коже при сквозных ранениях.

3. Разрывное (гидродинамическое) действие. Проявляется в тех случаях, когда пуля, попадая в полый, наполненный жидкостью орган (желудок, мочевой пузырь), сообщает ему большую часть своей кинетической энергии. При этом, ввиду малой сжимаемости жидкости, полый орган разрывается. Аналогичное действие пуля оказывает и на органы, богатые жидкостью (головной мозг).

4. Контузионное действие. Когда кинетическая энергия пули минимальна, то пуля обладает лишь ударным (контузионным) действием. Такое действие пуля причиняет на излете, когда она действует как брошенный тупой твердый предмет. В результате на теле образуются ссадины, кровоподтеки, ушибленные раны.

5. Дробящее действие – действие пули на кость с локальным разрушением костной ткани (дроблением).