РАНЕВАЯ БАЛЛИСТИКА

РАНЕВАЯ БАЛЛИСТИКА

Различается баллистика внутренняя (движение пули в канале ствола под действием пороховых газов), внешняя (движение пули в воздухе) и терминальная (движение пули или осколка в преграде плотностью больше воздуха). Частью терминальной баллистики является раневая баллистика - научное направление, в задачи которого входит исследование поведения в теле ранящего снаряда РС, его повреждающего действия на ткани, динамики и механизма формирования огнестрельной раны с ее специфическими особенностями.

В качестве исходных данных раневая баллистика включает основные сведения из внешней баллистики о движении пули в воздухе. Закономерности внешней баллистики принято рассматривать применительно к пуле.

3.4.1. Внешняя баллистика

Пуля, выброшенная из канала ствола оружия давлением пороховых газов, движется в воздухе по инерции, постепенно теряя начальную скорость, находясь под действием силы тяжести и силы сопротивления воздуха (силы торможения). В результате совместного влияния этих сил на пулю, формируется ее параболическая траектория в воздухе. Сила сопротивления воздуха не только тормозит движение пули, но и стремится опрокинуть её головной частью назад.

Рис. 3.12. Траектория полета пули в воздухе:

а - схема сил, действующих на пулю при полете в воздухе: ц.м. - центр массы, ц.с. - центр сопротивления, Q - сила тяжести, R - сила сопротивления воздуха, δ - угол между осью пули и вектором скорости, R = R2 - пара сил, hz - плечо пары сил, Rт - лобовое сопротивление, Rп - подъемная сила; б - колебательные движения пули в воздухе на траектории: 1 - ц. м., 2 - продольная ось снаряда, 3 - траектория ц.м., 4 - касательная к траектории пули, 5 - плоскость нутации, 6 - угол нутации; в - траектория пули: α - период прецессии

Основной способ обеспечения устойчивости полета пули заключается в сообщении ей большой угловой скорости вращения вокруг продольной оси (до 3600 оборотов в секунду) с помощью винтообразных нарезов в канале ствола оружия.

Вращение пули нейтрализует опрокидывающее действие силы сопротивления воздуха, но не устраняет его полностью. Под влиянием одновременного действия опрокидывающей силы воздуха и силы вращения головная часть пули совершает конические движения вокруг траектории. Вершина образуемого этими движениями конуса лежит в центре массы пули. Наряду с медленными спиралеобразными колебаниями головной части пули, называемыми прецессиями, пуля совершает и быстрые колебательные движения относительно своей продольной оси - нутации. Нутации возникают от вибрации ствола в момент выстрела.

Колебания пули, вызванные начальными возмущениями, носят свойства затухания и характеризуются двумя параметрами: периодом прецессии и углом нутации - углом между продольной осью пули и касательной к ее траектории (рис. 3.12).

Период прецессии в воздухе составляет 4-5 м, угол нутации при устойчивом движении пули не превышает 10-15?, что считается вполне допустимым для ее гироскопической устойчивости. Сумма нутационного и прецессионного движений определяет общую картину регулярных нутационно-прецессионных колебаний пули с ограниченной амплитудой итогового угла отклонения продольной оси пули от вектора скорости (угла нутации). За счет гироскопического эффекта полет пули стабилизируется, обеспечивая при этом необходимую дальность и точность поражения (рис. 3.13).

Согласно закону сопротивления Ньютона, сила лобового сопротивления воздуха при поступательном движении твердого тела, в частности РС, пропорциональна квадрату скорости РС, площади проекции РС на плоскость, перпендикулярную его движению, плотности воздуха и выражается зависимостью:

R - сила сопротивления воздуха; Cх - коэффициент лобового сопротивления; ρ - плотность воздуха; V - скорость движения РС; S0 - площадь поперечного сечения РС.

Рис. 3.13. Нутационно-прецессионые колебания пули

Знак - (минус) означает, что R действует в направлении, противоположном движению РС. Величина Сх зависит от формы головной части РС и его скорости. Связь внешнебаллистических параметров РС с силой сопротивления обтекающей среды при переходе из воздуха в биологические ткани существенно меняется, т.к. сила сопротивления среды значимо увеличивается (плотность тканей в 800-1000 раз больше, чем плотность воздуха). При этом резко возрастает опрокидывающий момент пули, что приводит к увеличению угла нутации.

3.4.2. Раневая баллистика и биофизика формирования огнестрельной раны

Пулевые и осколочные ранения до идентификации РС обозначаются как огнестрельные ранения. Морфологическим субстратом огнестрельного ранения является огнестрельная рана. Она образуется в результате взаимодействия тканей, органов и систем человека с РС, поэтому характеристика огнестрельной раны определяется, с одной стороны, баллистическими свойствами РС, а с другой - структурой повреждаемых тканей.

Раневая баллистика опирается в своих исследованиях на понимание физических законов, определяющих трансформацию полетных параметров пули (скорости, кинетической энергии и пр.) при движении в живых тканях.

Повреждающие свойства РС характеризуются скоростью его полета, массой, площадью поперечного сечения, степенью устойчивости при попадании в ткани, склонностью к деформации и фрагментации, величиной кинетической энергии в момент ранения.

Результирующим при этом является количество кинетической энергии РС, передаваемой тканям (потеря энергии).

Потеря кинетической энергии (ΔЕ, Дж) РС определяется экспериментально как разница кинетической энергии РС в момент ранения - контактной энергии (Ес, Дж) и остаточной кинетической энергии на выходе из объекта (Еr, Дж) по формуле:

ΔЕ - потеря или затрата кинетической энергии РС на образование огнестрельной раны, Дж; Vc - контактная скорость, м/с; Vr - остаточная скорость на выходе из объекта, м/с; m - масса РС, кг.

На основании квадратичного закона сопротивления Ньютона потеря энергии (ΔЕ) может быть выражена в зависимости от кинетической энергии РС в момент ранения (Ес) формулой:

С1 - безразмерный коэффициент лобового сопротивления; ρ - плотность среды г/см3; S0 - площадь поперечного сечения РС, см2; m - масса, г; х - длина раневого канала, см.

Из приведенной зависимости следует, что потеря кинетической энергии РС в среде пропорциональна кинетической энергии в момент попадания в цель, плотности среды, длине раневого канала, коэффициенту торможения С1, площади поперечного сечения РС и обратно пропорциональна массе РС.

YAmedik.org