Судебно-медицинская оценка механизма образования огнестрельных повреждений, причиненных эластичными поражающими элементами

Судебно-медицинское исследование повреждений, причиненных эластичными поражающими элементами (ЭПЭ), осложняется полиморфизмом данного вида повреждений. В результате обобщения и систематизации научно-практического и экспериментального материала установлена зависимость морфологических признаков ранения ЭПЭ от анатомической области тела человека, где оно расположено, и дистанции выстрела.

С судебно-медицинской точки зрения повреждения, причиненные ЭПЭ, по механизму образования являются огнестрельными, так как для метания ЭПЭ используется энергия горения пороха [1, 2]. Основные научно-практические данные об алгоритме исследования и диагностики различных видов огнестрельных повреждений подробно изложены в доступной специальной судебно-медицинской литературе [3—5]. При экспертном исследовании повреждений тела человека ЭПЭ также необходимо выявление объективных сведений о конкретном механизме образования ими повреждений, конструктивных особенностях патронов травматического действия с ЭПЭ, физико-механических и динамических свойствах ЭПЭ, конструктивных особенностях используемого оружия (метающего устройства) и др.

Отличительной особенностью ручного короткоствольного оружия, применяемого для стрельбы патронами травматического действия, является наличие сужений (выступов) в канале его ствола. При выстреле из такого оружия ЭПЭ подвергается деформации под воздействием давления на него газопороховой струи в пределах канала ствола, имеющего меньший диаметр поперечного сечения (по сравнению с диаметром ЭПЭ) и сужения (выступы) стенок.

Главной особенностью патронов травматического действия, отличающей их от обычных унитарных патронов к огнестрельному оружию, является наличие, количество и материал метаемых элементов — ЭПЭ. В настоящее время имеются патроны травматического действия с одним и более (до 18 штук резиновой «картечи») ЭПЭ диаметром 8, 10, 11, 13, 16 или 21 мм. Основным материалом, из которого изготовляют ЭПЭ, является резина. Ее основными физико-механическими свойствами являются [6]:

— твердость (в зависимости от состава и степени вулканизации резина ЭПЭ имеет твердость 40—90 усл. ед., тогда как твердость стекла или металла — 100 усл. ед.);

— плотность (удельный вес) (резина ЭПЭ имеет относительно малую плотность — 0,9—2,0 г/см³ в сравнении с плотностью свинца, которая равна 11,34 г/см³ и железа — 7,87 г/см³) показывает, что при равном объеме и форме масса ЭПЭ в 5—10 раз меньше массы обычного (металлического) метаемого огнестрельного снаряда (пули);

— эластичность (резина ЭПЭ обладает способностью относительно легко деформироваться и восстанавливать свою первоначальную форму и размеры после снятия деформирующей нагрузки, т.е. способностью к значительным обратимым деформациям);

— упругая (эластическая) деформация (устанавливается практически мгновенно при приложении деформирующего усилия к резиновому ЭПЭ и также мгновенно исчезает после снятия нагрузки).

Длительное нахождение оружия и патронов травматического действия с ЭПЭ в условиях низкой температуры окружающей среды ведет к изменению свойств эластичности и твердости ЭПЭ и как следствие к «сдвигу» характеристик упругой деформации в сторону деформации разрушения.

Отмеченные особенности материала (резины) ЭПЭ влияют на механизм образования повреждений при выстрелах патронами травматического действия следующим образом:

— при встрече с мишенью ЭПЭ затрачивает часть энергии на внутреннюю упругую деформацию с изменением своей первоначальной формы;

— в недеформированном (расправленном) состоянии ЭПЭ при контакте с мишенью подвергается упругой деформации (увеличению его размера в поперечном сечении) с затратой части кинетической энергии как на деформацию, так и на восстановление его формы;

— в деформированном виде ЭПЭ как твердый тупой предмет при контакте с мишенью всю свою кинетическую энергию затрачивает на образование повреждения с возникновением «критических» сил, полностью разрушающих мягкие ткани с образованием дефекта;

— в деформированном (напряженном) состоянии ЭПЭ в слепом раневом канале при расправлении отталкивается от дна канала, совершая движение в обратном направлении в виде «отскока».

Динамические характеристики ЭПЭ включают:

— кинетическую энергию (E_к), обусловленную двумя основными величинами – массой (m) и скоростью (V):

ввиду малой массы и низкого удельного веса ЭПЭ величина его кинетической энергии определяется прежде всего увеличением скорости;

— импульс массы ЭПЭ: , характеризующий силу инерции ЭПЭ, которая вследствие малой массы ЭПЭ низкая, что обусловливает быструю потерю скорости ЭПЭ при взаимодействии с мишенью и, следовательно, его кинетической энергии.

Следует заметить, что масса, кинетическая энергия и импульс массы ЭПЭ меньше, чем у обычного огнестрельного снаряда в 5,5—9, 3,5—8 и 4,5—8 раза соответственно.

Анализ результатов исследования физико-механических и динамических свойств ЭПЭ, экспериментальных и подлинных повреждений на биологических объектах и их имитаторах позволили установить основные причины полиморфизма данных повреждений. К факторам, влияющим на полиморфизм повреждений, относятся: возникающая в момент формирования ранения упругая деформация ЭПЭ (с увеличением его размеров в поперечном сечении), быстрая потеря скорости ЭПЭ и соответственно его кинетической энергии, свойства повреждаемой мишени.

Установленные причины и факторы, влияющие на полиморфизм повреждений от ЭПЭ, указывают на целесообразность использования при их изучении в том числе и метода моделирования с созданием конкретных моделей, позволяющих реконструировать (в условиях конкретно заданной альтернативы) различные процессы взаимодействия ЭПЭ с телом человека.

1. Динамические модели ЭПЭ:

— ЭПЭ в расправленном (не деформированном) состоянии, обладающий достаточно большой скоростью;

— ЭПЭ в сжатом (деформированном) состоянии (действующий как тупой твердый предмет), обладающий достаточно большой скоростью;

— ЭПЭ в расправленном (не деформированном) состоянии, обладающий уменьшенной скоростью.

2. Модели мишеней. Формирование данных моделей (два варианта) основано на зависимости морфологических признаков повреждений от соотношения плотности ЭПЭ и поражаемой мишени [7]:

— плотность ЭПЭ больше плотности мишени, размер повреждения не больше диаметра поперечного сечения ЭПЭ;

— плотность ЭПЭ меньше плотности мишени, размер повреждения больше диаметра поперечного сечения ЭПЭ.

3. Модели тканей человека по плотности мишени и соответствующим им областям тела:

а) кожа с подкожной основой/кость — голова, передняя поверхность голени и т.п.;

б) кожа с подкожной основой/жировая ткань/мышцы/кость — бедро, плечо и т.п.;

в) кожа с подкожной основой/жировая ткань/мышцы/полость — брюшная стенка и т.п.

На первом этапе изучен механизм образования повреждений расправленным (недеформированным) ЭПЭ, обладающим достаточно большой скоростью, взаимодействующим с относительно твердой мишенью.

Данная модель являлась основной. Для демонстрации использована небиологическая мишень в виде сухой сосновой доски с нанесенным на нее тонким слоем пластилина, что может соответствовать на теле человека модели — кожа с подкожной основой/кость (рис. 1, на цв. вклейке).

Рисунок 1. Экспериментальное повреждение на модели относительно твердой преграды (А) и схематическое изображение его зон (Б). а — центральная зона, б — краевая.

В момент контакта ЭПЭ с данной мишенью образуется центральная зона повреждения овальной формы с обнажением разрушенных волокон древесины, вокруг которой краевая зона кольцевидной формы с обнажением неповрежденной древесины, внешне ограниченная валиком смещенного пластилина, общий диаметр повреждения больше, чем диаметр ЭПЭ. Вид повреждения указывает на деформацию ЭПЭ с воздействием на мишень в двух направлениях двух групп разрушающих сил (рис. 2):

Рисунок 2. Схематическое изображение направлений групп разрушающих сил (а — по траектории выстрела, б — радикально), возникающих при контакте ЭПЭ с твердой преградой.

— в направлении выстрела, на площади первичной контактной поверхности ЭПЭ, в центре следа;

— в радиальном направлении, повреждения образуются вследствие деформации (увеличения) ЭПЭ в поперечном сечении, по краям следа.

Представленная модель механизма взаимодействия ЭПЭ с мишенью (без ее пробития) наглядно демонстрирует процесс затраты практически всей кинетической энергии ЭПЭ на его упругую внутреннюю деформацию. В экспертной практике по данному механизму могут образовываться повреждения областей тела человека, в которых костная ткань покрыта в том числе и тонким слоем подкожной основы и кожи (поверхность головы, передняя поверхность голени и т.п.).

На втором этапе изучен механизм образования повреждений расправленным (не деформированным) ЭПЭ, обладающим достаточно большой скоростью, взаимодействующим с относительно мягкой мишенью.

Примером относительно мягкой мишени является область живота, что соответствует модели мишени кожа с подкожной основой/жировая ткань/мышцы/полость (рис. 3, на цв. вклейке).

Рисунок 3. Экспериментальные повреждения на коже живота биоманекена, причиненные выстрелами с расстояния 100 см при использовании трех видов 10-миллиметровых ЭПЭ патронов травматического действия.

Схема образования повреждений по рассматриваемой модели приведена на рис. 4, на цв. вклейке.

Рисунок 4. Схематическое изображение направления сил при контакте ЭПЭ с относительно мягкой преградой. 1 — кожа с подкожной основой, 2 — деформированный ЭПЭ, 3 — сжатие мягких тканей в центральной зоне, 4 — направления сил растяжения по периметру центральной зоны, 5 — лоскут кожи в ране.

При контакте ЭПЭ с мягкими тканями в центральной зоне повреждения происходит сжатие (уплотнение) кожи и подкожной основы, после чего следует деформация ЭПЭ в небольшом объеме. При этом ввиду относительной «податливости» подлежащих сжатых тканей на пути движения ЭПЭ, в центральной зоне не образуются критические (разрушающие) силы. Далее по периметру центральной зоны повреждения возникают силы растяжения кожи, происходит неполный разрыв кожи, а образовавшийся фрагмент из-за эластичности кожи уменьшается в размерах. Ввиду незначительного объема деформации ЭПЭ и «податливости» подлежащих мягких тканей, радиальные силы воздействия ЭПЭ, образующие краевую зону повреждения, практически не возникают.

На третьем этапе изучен механизм образования повреждений сжатым (деформированным) ЭПЭ как твердым предметом, обладающим достаточно большой скоростью, взаимодействующим с разными мишенями.

Данная модель образования повреждения, причиненного ЭПЭ, имеет место при выстрелах в упор. ЭПЭ из ствола вылетает в деформированном состоянии, как твердый предмет [8]. После вылета из канала ствола оружия ЭПЭ за доли секунды начинает расправляться, приобретая истинные форму и размеры.

Время, затрачиваемое ЭПЭ на расправление, установлено при экспериментальных выстрелах из четырех моделей оружия [7]. При этом на расстоянии выстрела 40 см в пластилиновых блоках объем повреждений меньше, чем при выстрелах с 60 см.

Для ЭПЭ диаметром 10 мм (масса 0,7 г, скорость 282—324 м/с, кинетическая энергия 27—35 Дж) расчетное время пролета 40—60 см от дульного среза составляет 0,0012—0,0021 с. Уменьшение объема повреждения при выстрелах в пределах 40—60 см может быть объяснено противодействием сил, возникающих при полном расправлении деформированного ЭПЭ в момент контакта с мишенью. Следовательно, деформированный ЭПЭ обладает повышенным поражающим действием (как тупой твердый предмет) до момента его полного расправления, в течение короткого времени после выхода из ствола. Это расстояние может варьировать в зависимости от начальной скорости ЭПЭ.

На мишени по типу кожа с подкожной основой/кость (голова, передняя стенка грудной клетки в проекции ребра, грудины и т.п.) возможно формирование сквозных повреждений, при этом размер повреждения кожи может быть меньше, чем костной ткани.

На мишени по типу кожа с подкожной основой/жировая ткань/мышцы/кость (бедро, плечо — массивный мышечный слой) возможно образование полости от действия газопороховой струи при выстреле в упор; карманообразного расслоения мягких тканей движущимся в противоположном направлении ЭПЭ от эффекта «отскока» (деформированный от удара ЭПЭ в конце раневого канала в момент расправления отталкивается от дна канала, совершая движение в обратном направлении в виде «отскока», преимущественно по принципу «угол падения равен углу отражения») при выстреле с близкой дистанции. Отмечено, что ЭПЭ может и отсутствовать в раневом канале, а при его наличии место обнаружения ЭПЭ может не являться дном раневого канала.

В мишени по типу кожа с подкожной основой/жировая ткань/мышцы/полость (брюшная стенка) могут быть обширные повреждения мягких тканей и внутренних органов, при этом размеры входного повреждения на коже будут близки к диметру ЭПЭ.

На заключительном этапе изучен механизм образования повреждения расправленным (не деформированным) ЭПЭ, обладающим сниженной скоростью, взаимодействующим с разными мишенями.

Данная модель имеет место при формировании повреждений от ЭПЭ со сниженной скоростью, но обладающим кинетической энергией, достаточной для причинения поверхностных ран, ссадин и кровоподтеков вследствие ударного воздействия ЭПЭ и его деформации со смещением мягких тканей в направлении движения и в стороны (рис. 5, А).

Рисунок 5. Схематическое изображение направлений травмирующих сил (А) и ударных волн (Б). а, б — направление действия травмирующих сил и волн сжатия.

По данному механизму возможно причинение повреждений тела с неблизкой дистанции выстрела и/или при наличии прилежащей к нему какой-либо преграды (например, одежды), значительно снижающей скорость ЭПЭ. При этом смещение мягких тканей происходит в виде ударных продольных волн сжатия (высокого давления) на удалении от контактной поверхности, за которыми следуют волны растяжения (отрицательного давления) (рис. 5, Б). От ударных волн сжатия и последующего разряжения возникают повреждения на удалении от места непосредственного воздействия ЭПЭ из-за структурных разрушений тканей (сосудов, нервов) вследствие как гидродинамического удара по сосудам, так и схлопывающихся кавитационных полостей. Непосредственно в центральной зоне повреждения от воздействия образуется повреждение в виде ссадины и кровоподтека. В мягких тканях, подлежащих наружному повреждению, в направлении основного воздействия образуются кровоизлияния и разрывы по типу запреградной контузионной травмы, что не исключает возможности повреждения и внутренних паренхиматозных органов. Вокруг раны образуются кольцевидные внутрикожные и подкожные кровоизлияния от волн сжатия и разряжения, распространяющихся радиально в стороны от основного направления воздействия ЭПЭ (рис. 6, на цв. вклейке).

Рисунок 6. Кольцевидное внутрикожное кровоизлияние у биоманекена (подопытного животного) по краям раны, причиненной ЭПЭ.

Комплексная оценка результатов проведенных исследований позволяет установить факторы, обусловливающие полиморфизм огнестрельных повреждений от ЭПЭ, оценить влияние особенностей конкретных анатомических областей тела человека на механизм возникновения ранений и их морфологические признаки. Предложенные модели механизмов образования ранений, обоснованные экспериментальными исследованиями и собственными практическими наблюдениями, расширяют возможности судебно-медицинской экспертизы огнестрельной травмы, причиненной ЭПЭ с различных дистанций выстрела.