Большое количество работ судебных медиков посвящено изучению морфологических особенностей огнестрельных повреждений различных частей тела и тканей человека. Описано значительное число признаков и морфологических особенностей повреждений, позволяющих установить дистанцию и направление выстрела, кратность и последовательность ранений. Огромный вклад в решение данных вопросов на протяжении многих десятков лет вносит коллектив ученых Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова. Изучению процессов повреждения тканей и органов человека посвящены труды многих авторов, написаны монографии, в которых, помимо повреждения тканей, уделено много внимания движению самого огнестрельного снаряда - пули. Таким образом, на сегодняшний день раневая баллистика не является малоизученным разделом судебной медицины [1-5].

Повреждение костной ткани с формированием огнестрельного перелома изучали многие отечественные и зарубежные авторы [5-8]. В их работах объяснены механизмы образования дырчатых огнестрельных переломов как плоских, так и трубчатых костей.

В.Э. Янковский и А.Б. Шадымов [6] объясняют причину образования циркулярных трещин вокруг дырчатого перелома наружной костной пластинки в изгибе наружу сектора кости, ограниченного радиальными трещинами. Свое мнение они обосновывают остроугольным и скошенным краем излома на наружной пластинке и прямоугольным краем излома сквозных циркулярных трещин на внутренней компактной пластинке, что возможно при расширении полости черепа вследствие гидродинамического эффекта.

При проведении всех изысканий судебные медики учитывали только поступательное движение огнестрельного снаряда.

Широко известный факт, что для достижения устойчивости полета пули ей сообщается большая угловая скорость вращения вокруг продольной оси с помощью винтообразных нарезов в канале ствола оружия, остался без должного внимания. Скорость вращения пули патронов некоторых современных винтовок и автоматов приведены в таблице

Таким образом, огнестрельный снаряд, помимо поступательного движения, имеет еще и очень значительную скорость вращения, что ведет к морфологическим изменениям в повреждаемом материале.

Цель исследования - изучение процессов разрушения плоских костей и формирования ротационных сколов по краю переломов при огнестрельном ранении, причиненном выстрелом из нарезного оружия.

Цель исследования:

1. Выполнить моделирование взаимодействия огнестрельного снаряда с плоской костью методом конечно-элементного анализа.

2. Изучить на экспертном материале морфологию огнестрельных дырчатых переломов, причиненных выстрелами из пистолетов, нарезы канала ствола которых имеют правый и левый наклон.

3. Изучить закономерности формирования повреждений костной ткани при внедрении огнестрельного снаряда, имеющего правое и левое направление вращения.

4. Установить и объяснить механизм формирования огнестрельного перелома в плоской кости, учитывая его поступательное и вращательное движение.

Изучили 80 оригинальных повреждений из архива 111-го Главного государственного центра судебно-медицинских и криминалистических экспертиз Минобороны России и Киевского городского клинического бюро СМЭ. Отбирали повреждения плоских костей с заведомо известными данными об оружии, из которого были произведены выстрелы. В эксперименте получили 40 повреждений плоских костей, причиненных выстрелами из 4 образцов оружия сериями по 10 выстрелов. В качестве оружия были использованы образцы одного калибра, но имеющие различный (правый и левый) наклон нарезов канала ствола. Дистанция 5 м, с которой производили выстрелы, обеспечивала стабильность движения огнестрельного снаряда.

Применяли визуальный, аналитический, сравнительный методы исследования. Для оценки механики разрушения плоской кости использовали данные теоретической механики. Обоснование процесса разрушения под воздействием полусферического снаряда рассмотрено ранее [10].

Сначала провели моделирование взаимодействия огнестрельного снаряда с плоской костью методом конечно-элементного анализа. В трехмерном виртуальном пространстве были созданы две модели. Модель плоской кости выполнили в виде плоской пластины с длиной граней 100 мм, толщиной 5 мм. Прочностные характеристики: плотность кости 1,02 г/см², коэффициент Пуассона 0,2, модуль Юнга 1,38·10³ кг/мм² [8]. Огнестрельный снаряд соответствовал оригинальному размеру пули к патрону калибра 9×18 мм. Прочностные характеристики металлов взяты из внутренней библиотеки Inventor Professional.

При постановке программных условий модели снаряда обеспечивалась возможность смещаться перпендикулярно к модели кости, что соответствовало оси Z на 100 мм; относительно других осей (оси Y, Х) смещение было равно 0. Модель кости жестко фиксировали по боковым граням (допустимое смещение по любой оси равно 0). Снаряд контактировал с моделью кости, связи соответствовали позиции контактирования программной среды «разделение без скольжения». К донной части пули прикладывали нагрузку в виде давления 1 мПа, что обеспечивало равномерное распределение нагрузки по всей грани и соответствовало нагрузке при выстреле из пистолета, а к телу пули - нагрузку в виде крутящего момента, равную 1000 Н·м.

Результат моделирования напряжений (оценка по Мизесу) и деформаций представлен в виде участков изменения цвета исследуемой физической системы полей силовых напряжений. Так, синий цвет указывает на отсутствие напряжений, а зона красного цвета - зона максимальных («критических») силовых напряжений, при достижении которых будет происходить разрушение материала.

В результате моделирования получили данные, указывающие на неравномерность силовых напряжений по краям места внедрения снаряда в пластину в виде лопастей гребного винта, закрученных по ходу вращения снаряда (рис. 1, на цв. вклейке).

С обратной стороны пластины в месте выхода снаряда (при пенетрации пластины) отмечены неравномерные поля напряжений, напоминающих лопасти турбины, направление которых открыто в противоположную сторону от направления вращения снаряда (рис. 2, на цв. вклейке).

При изучении огнестрельных переломов костей свода черепа выявили, что как во входном (рис. 3, 4, а, на цв. вклейке)

Морфология сколов, указывающих на направление вращения огнестрельного снаряда со стороны внутренней костной пластинки, была более выраженной за счет объема сколов, что характерно для выходных огнестрельных повреждений (см. рис. 4, б, на цв. вклейке).

Выполненные исследования позволили объяснить механизм формирования огнестрельного повреждения плоской кости. В момент контакта огнестрельного снаряда с повреждаемой костной тканью угловая скорость вращения снаряда передается повреждаемому материалу. Частички разрушаемого материала, которые расположены в зоне наплыва [10, 11], соответствуют участку формирования кольцевидных трещин, приобретают угловое ускорение и начинают смещаться в сторону вращения огнестрельного снаряда. Передача угловой скорости от снаряда к повреждаемой костной ткани происходит до тех пор, пока головная часть поверхности снаряда испытывает лобовое сопротивление, а повреждаемая костная ткань не имеет сквозных параболических трещин.

Таким образом, одновременно происходит два процесса разрушения. Один процесс линейный, который обусловлен поступательным движением снаряда с формированием зоны гидростатического сжатия материала и кольцевидных трещин на наружной костной пластинке по краям дырчатого перелома. Второй процесс угловой. Он происходит за счет передачи угловой скорости от снаряда к повреждаемой костной ткани с формированием угловых смещений этой ткани (по направлению вращения снаряда), что приводит к формированию кольцевидных и радиальных трещин (рис. 5, на цв. вклейке).

Достигая поверхности внутренней костной пластинки, медианная трещина формирует радиально расходящиеся трещины, которые, в свою очередь, направлены от центра к периферии. В этот момент краям радиальных линий переломов придается угловое ускорение от вращения огнестрельного снаряда. При достижении напряжений в повреждаемой костной ткани критических значений кость разрушается, формируя специфическую морфологическую картину.

Установленный механизм формирования сколов по краям дырчатого огнестрельного перелома как со стороны наружной, так и со стороны внутренней костной пластинки позволяет судебно-медицинскому эксперту определять не только направление вращения снаряда, но и конструкционные особенности огнестрельного оружия, из которого был произведен выстрел.