При разрыве традиционных осколочно-фугасных снарядов образуются осколки различных размеров и массы. Современные снаряды и бомбы имеют свойства рационального дробления корпуса (на осколки заданной массы) или снаряжаются готовыми поражающими элементами: стальными шариками (кассетные боеприпасы) или стрелками (шрапнельные боеприпасы). Примером кассетного боеприпаса может служить авиационная бомба-контейнер (США), начиненная дочерними шариковыми бомбами. В сферическую силуминовую оболочку каждой из них впрессованы 300 стальных шариков диаметром 5,5 мм. Шариковые бомбы рассеиваются на большой площади и образуют значительную зону сплошного поражения (рис. 3.4).
Рис. 3.4. Авиационная шариковая бомба (США): 1 - схема (1 - оболочка, 2 - взрывчатое вещество, 3 - взрыватель, 4 - капсюль, 5 - аэродинамическая плоскость.); 2 - общий вид; 3 - разрез оболочки; 4 - 5,5 мм стальные шарики
Рис. 3.5. Стреловидные поражающие элементы
В каждом шрапнельном снаряде содержится 6-10 тыс (в зависимости от калибра) стреловидных элементов массой 0,6-0,8 г, диаметром 2,3-2,5 мм и длиной 30-40 мм (рис.
3.5).
81
Частота множественных и сочетанных ранений поражающими элементами шрапнельных и кассетных боеприпасов может достигать 75%, что обусловлено высокой плотностью поражения.
3.1.3. Противопехотные средства ближнего боя
В современных вооруженных конфликтах резко увеличился арсенал этих средств в виде ручных гранат, ручных (неавтоматических) и автоматических станковых гранатометов.
Существуют наступательные и оборонительные противопехотные ручные гранаты, различающиеся радиусом поражающего действия осколков (наступательная - 4-5 м, оборонительная - до 15 м). Из-за ограниченной дальности броска ручной гранаты в боевых условиях также используются различные типы гранатометов. Разработаны подствольные гранатометы к автоматам, снаряженные осколочными боеприпасами с дальностью стрельбы до 400 м. Для поражения противника за укрытием применяютсяавтоматические станковые гранатометы (АГС17, АГС30 и др.),
стреляющие навесным огнем. Они отличаются от ручных гранатометов более высокой дальностью стрельбы, до 1000 м. Для гранатометов кроме осколочных гранат, поражающими элементами которых являются осколки массой 0,25-0,5 г (рис. 3.6 цв. илл.), разработаны также боеприпасы зажигательного и термобарического (объемный взрыв) действия.
3.1.4. Боеприпасы взрывного действия
В структуре боевых потерь современных локальных войн и вооруженных конфликтов все больший удельный вес занимают раненые, получившие повреждения при подрыве взрывных боеприпасов - противопехотных и противотанковых мин (см. гл. 25).
Противопехотные мины конструктивно бывают осколочными, осколочно-фугасными, огневыми (содержат огнесмесь). В большинстве осколочных мин содержатся готовые поражающие элементы в виде стальных шариков диаметром 3-8 мм, кубиков, кусков проволоки и пр. массой 0,1-1 г. Их количество варьирует в различных образцах от сотен до нескольких тысяч. Радиус поражения осколками в большинстве образцов достигает 1520 м. Наиболее эффективными считаются мины, разрывающиеся на высоте 1-2 м (подпрыгивающие мины), и мины направленного действия (поражают цели на расстоянии до 90 м). Значительное распространение в вооруженных конфликтах последних десятилетий получили самодельные мины, изготовленные из снарядов, гранат либо просто из любых взрывчатых веществ (ВВ) с добавлением осколочных элементов (гвозди, болты и пр.).
Противотанковые мины поражают бронетехнику либо за счет кумулятивного (пробивного) эффекта, либо благодаря снаряженности большим зарядом ВВ (рис. 3.7. цв. илл.).
В непосредственной близости от места разрыва снарядов, мин и гранат к повреждающему действию осколков присоединяется действие взрывной ударной волны (ВУВ). Для
82
Рекомендовано к покупке и прочтению разделом по хирургии сайта https://meduniver.com/
категории боеприпасов фугасного и термобарического действия (гранаты, авиационные бомбы и т.п.) ВУВ является основным поражающим фактором.
Боеприпасы термобарического действия («вакуумные» бомбы) оказывают эффективное воздействие на противника, особенно находящегося в укрытиях или в горных ущельях. Эти боеприпасы снаряжаются специальной горючей смесью, которая при падении бомбы смешивается с воздухом и образует взрывоопасное облако. Взрыв инициирующего заряда вызывает детонацию всего облака - объемный взрыв, размеры которого зависят от калибра боеприпаса и могут достигать площади 500 м2, что сравнимо с эффектом сверхмалых ядерных боеприпасов. Вокруг зоны детонации распространяется мощная ударная волна, вызывающая тяжелые взрывные травмы.
3.2. НЕЛЕТАЛЬНОЕ ОРУЖИЕ
Под НО понимается оружие, принцип действия которого основан на временном, от нескольких секунд до часов, лишении противника боеспособности без серьезных остаточных патологических изменений в организме раненого.
В настоящее время НО применяется как органами правопорядка, так и гражданским населением (в целях самозащиты), хотя использование его перспективно и для условий боевых действий. Основной группой НО является кинетическое оружие (разработаны также средства для нанесения поражения электрическим током, раздражающими газами, свето-шумовым воздействием и др.).
К кинетическому НО относятся технические системы, предназначенные для дистанционного дозированного поражения живой силы с помощью поражающих элементов, обладающих определенной кинетической энергией. В России разработан целый спектр кинетического НО с эластичными поражающими элементами - резиновыми пулями и резиновой картечью (рис. 3.8. цв. илл.).
Однако следует подчеркнуть, что при применении кинетического НО не гарантируется нулевая вероятность летального исхода. Это оружие лишь существенно уменьшает вероятность подобных случаев по сравнению с обычным боевым оружием, в связи с чем за рубежом оно обозначается как «менее смертельное оружие» (Less-than-Lethal Weapons).
В определенном смысле разница между боевым оружием и НО, стреляющим травматическими пулями, заключается в том, что пуля боевого пистолета способна убить человека на дальности нескольких сотен метров, а свыше этой дальности наносит нелетальное поражение, тогда как резиновая пуля способна убить на дистанции 1-2 м, а свыше - наносит травматическое воздействие, сводящееся к нулю на последующих 10-15 м.
При ранениях травматическими пулями возникает широкий спектр повреждений - от ссадин и непроникающих ранений груди и живота до тяжелых проникающих ранений с повреждением внутренних органов (рис. 3.9).
83
Рис. 3.9. Рентгенограммы при проникающем ранении черепа и головного мозга пулей из травматического пистолета «Оса»: а - прямая проекция; б - боковая проекция
Следует подчеркнуть, что использование нелетального оружия ограничено инструкцией по его применению (запрещена стрельба с дистанции 1-3 м и прицельные выстрелы в голову).
3.3. СРЕДСТВА ИНДИВИДУАЛЬНОЙ БРОНЕЗАЩИТЫ
Средства индивидуальной бронезащиты, к которым относятся бронежилеты и защитные шлемы, в настоящее время являются неотъемлемым атрибутом боевой экипировки военнослужащих. Они служат для защиты военнослужащих от основных поражающих факторов общевойскового боя. Современные общевойсковые бронежилеты отличаются улучшенными конструктивными и служебно-эксплуатационными характеристиками за счет применения монолитных бронепластин и защитных пакетов из высокопрочной баллистической ткани, а также климатического амортизационного подпора, ослабляющего запреградный (заброневой) удар при непробитии брони и служащего для отвода избыточного тепла из-под бронежилета (рис. 3.10 цв. илл.).
Конструктивными элементами современных защитных шлемов являются защитная оболочка (колпак или корпус) и система амортизации остаточной энергии удара при непробитии шлема - так называемое подтулейное устройство. Сейчас на снабжение ВС РФ приняты общевойсковые шлемы нового поколения - титановые и полимерные, обеспечивающие защиту от основной массы осколков и пистолетных пуль.
Принципиально новым направлением в разработке средств индивидуальной бронезащиты является создание боевого защитного комплекта, включающего бронежилет, обеспечивающий противоосколочную и противопульную защиту в зоне жизненно важных органов груди и живота, противоосколочный комбинезон (брюки, рукава), а также защитный шлем, маску, очки и рукавицы для защиты от низкоскоростных осколков - основного поражающего фактора в условиях современных войн (рис. 3.11 цв. илл.).
Широкое применение средств индивидуальной бронезащиты существенно изменило структуру боевых поражений по локализации: так, частота огнестрельных ранений груди и живота при проведении контртеррористических операций на Северном Кавказе снизилась, по сравнению с войной в Афганистане, в 1,5 раза. Однако следует считаться с тем, что при пробитии бронежилета пулей, как правило, в ране обнаруживаются вторичные ранящие снаряды (отколы бронепластин и фрагменты пуль), а при непробитии БЖ существует вероятность закрытых (заброневых) повреждений внутренних органов, выявление которых может быть сложной задачей.
84
Рекомендовано к покупке и прочтению разделом по хирургии сайта https://meduniver.com/
3.4. 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
85
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 вращенияголовная 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.
86
Рекомендовано к покупке и прочтению разделом по хирургии сайта https://meduniver.com/
Рис. 3.13. Нутационно-прецессионые колебания пули
Знак - (минус) означает, что R действует в направлении, противоположном движению РС. Величина Схзависит 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).
87
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:
Е - 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.
3.5. УЧЕНИЕ ОБ ОГНЕСТРЕЛЬНОЙ РАНЕ
3.5.1. Механизм образования огнестрельной раны
В образовании огнестрельной раны основное значение принадлежит 4 факторам:
1-й фактор - воздействие ударноволновых процессов. В момент соприкосновения пули с поверхностью поражаемых тканей в месте контакта - из-за инерционности тканевой массы - мгновенно возникает сдавление среды. Уплотнение среды, как и всякое нарушение ее равновесия, порождает образование волны деформации. Волна деформации или так называемая «ударная волна» распространяется впереди движущейся пули со скоростью звука. Скорость распространения звука в тканях (как и во всех жидких и пластических средах) составляет около 1500 м/с, поэтому «ударная волна» все время обгоняет пулю, в то время как движение пули в тканях постепенно замедляется. Условность термина «ударная волна» заключается в том, что, в отличие от компрессионной волны в тканях, реальная ударная волна при детонации ВВ распространяется в воздухе со скоростью около 3000 м/с, т.е. со скоростью, значительно превышающей скорость распространения звука в воздухе.
Ударная волна в тканях характеризуется крутым фронтом с высоким положительным пиком давления (>1000 кПа), при этом время нарастания давления от нуля до
88
Рекомендовано к покупке и прочтению разделом по хирургии сайта https://meduniver.com/
максимальной амплитуды составляет менее одной микросекунды. Фаза положительного давления характеризуется малой продолжительностью порядка 0,05-0,5 мс, соизмеримой со временем прохождения РС через объект, и переходит в короткую, незначительную по величине, фазу отрицательного давления.
Вслед за ударной регистрируются значительно меньшие по величине (десятки кПа) низкочастотные волны давлений с длительностью существования до 30-40 мс, которые принято именовать волнами сжатия или сдвига. Волна сжатия отражается от плотных структур тканей, и ее максимальная амплитуда может быть рассмотрена как следствие суперпозиций приходящих и отраженных волн (рис. 3.14).
По времени, стадия низкочастотного волнового процесса совпадает с образованием в тканях так называемого феномена временной пульсирующей полости (ВПП) и является результатом пульсирующих дислокаций тканей за пределами временной полости.
Рис. 3.14. Импульсная рентгенограмма: а - блока из 20% желатина в фазе максимального развития ВПП; б - осцилограмма записи ударно-волнового процесса в 20% желатине при выстреле в блок 7,62 мм пулей из автомата АКМ со скоростью 715 м/с: вслед за «ударной» волной (Pm > 1000 кПа) следуют значительно меньшие по величине (Р = 15-20 кПа) низкочастотные волны давлений, длительностью существования до 30-40 мс
Повреждающее действие РС на удалении от раневого канала связано, в основном, с длительно существующими волнами сжатия (сдвига), тогда как роль в этом ударной волны, из-за кратковременности ее воздействия, значительно меньше.
2-й фактор - воздействие РС. Основной баллистической характеристикой РС является их начальная скорость. В соответствии с этим различаются низкоскоростные (Vo<400 м/с), среднескоростные и высокоскоростные (Vo>700 м/с) РС. Поражающий эффект возрастает по мере увеличения угла нутации пули в тканях и достигает максимума при ее опрокидывании или деформации. Это объясняется увеличением площади поперечного сечения входящего в ткани РС, возрастанием коэффициента лобового сопротивления и в результате - увеличением кинетической энергии, передаваемой тканям. При прохождении через ткани обычной пули калибра 7,62 мм в устойчивом положении, поражаемым тканям передается 20% кинетической энергии, при прохождении малокалиберной кувыркающейся пули с начальной скоростью полета 900 м/с - 60%. Таким образом, в
89
результате воздействия высокоскоростных РС возникает качественно новый тип огнестрельных ран (рис. 3.15, 3.16).
Рис. 3.15. Импульсные рентгенограммы движения пуль в блоках из 20% желатина: а - выстрел 7,62 мм пулей автомата АКМ; б - выстрел 5,45 мм пулей из автомата АК-74
Рис. 3.16. Импульсная рентгенограмма: выстрел 5,56 мм пулей из автоматической винтовки М-16 А1 (США) в 20% желатиновый блок: видны расплющивание и фрагментация сердечника и оболочки пули; деформированная пуля оставляет за собой значительный по размерам раневой канал.
3-й фактор (основной и специфический для огнестрельной раны) - воздействие энергии бокового удара. Кинетическая энергия, переданная покоящейся массе среды РС, приводит к смещению лежащих на его пути частичек среды в прямом и радиальных направлениях от раневого канала. Пришедшие в движение частички среды передают свою энергию периферическим слоям до тех пор, пока сопротивление не остановит их движение. В результате этого вслед за РС в среде образуется временная полость.
В раневой баллистике рассматривается когерентная (т.е. подчиняющаяся определенным закономерностям) временная полость, которая отделяется от движущегося РС вдоль его поверхности, замыкая его хвостовую часть. Полость, где чисто теоретически возникает кратковременный вакуум, быстро заполняется поступающим через входное отверстие воздухом и отчасти парами воды, содержащейся в составе той среды, через которую проходит пуля. Образование этих паров является результатом перехода части кинетической энергии РС в тепловую вследствие трения его оболочки о ткани. Из-за быстротечности возникновения тепла, оно не передается на глубжележащие ткани.
Первоначально полость имеет коническую форму, затем размеры ее увеличиваются и только через несколько миллисекунд (уже после выхода пули из тканей), преодолевая состояние инерционности, полость достигает максимальной величины. Величина растяжения полости зависит от эластичности среды. Когда же происходит спадение полости, то, если отданная тканям энергия не исчерпывается, образуется новая полость меньшего объема, чем первая. Совершая несколько убывающих по амплитуде пульсаций,
90
Рекомендовано к покупке и прочтению разделом по хирургии сайта https://meduniver.com/