Специалистам / Практика / Практика (статья)

Боевые ранения: баллистика

БаллистикаПовреждения взрывной волной и проникающие пулевые и осколочные ранения происходят во время вооруженных конфликтов, а также если в мирное время используются средства ведения войны. Оружие причиняет ранения, отличающиеся специфическими и разнообразными картинами повреждений. Если стандартная техника проведения хирургических операций годится для лечения простых ран, то обработка военных ран, причиненных высокоэнергетическим оружием, должна базироваться на понимании механизма пулевого ранения, то есть баллистики ранений. Только поняв определенные физические явления, хирург сможет разобраться в разнообразии ранений, наблюдаемых во время вооруженных конфликтов, и понять, в чем заключается различие между этими ранами и травмами, встречающимися в ежедневной практике гражданского хирурга.

Хотя изучение баллистики может представлять самостоятельный интерес, врач в клинике не всегда знает, каким оружием было нанесено данное ранение, и, конечно, никогда не знает, какой энергией оно обладало в точке попадания. Оценить количество перенесенной на ткани энергии можно только по степени повреждения этих тканей.

Изучение баллистики помогает понять основные механизмы, действующие при ранении. Значение этого знания заключается в том, что пулевые ранения нельзя ни недолечивать, ни перелечивать. Общая клиническая оценка фактической раны является самым важным фактором, определяющим способ ее лечения, кроме того, понимание баллистики – а не объяснение того, как и каким оружием была нанесена каждая рана, – дает хирургу возможность лучше понять патологию, оценить раны, которые он видит, и определить конкретные способы их лечения. Не зря говорят: «Надо лечить рану, а не выяснять характеристики оружия, которым она была нанесена».

Баллистика – это наука, занимающаяся исследованием движения и поведения снарядов и их взаимодействия с телами, в которые они попадают.

Внутренняя баллистика занимается исследованием процессов, происходящих в ружейном стволе при производстве выстрела: давления газов при возгорании порохового заряда, выделения энергии и тепла, движения снаряда в канале орудия, а также целого ряда других процессов.

Внешняя баллистика описывает траекторию снаряда по выходе его из канала орудия. В число факторов, влияющих на полет снаряда, входят сила тяжести, сопротивление воздуха и снос под действием бокового ветра, устойчивость снаряда (вращение и рыскание), а также контакт с любым предметом, прежде чем снаряд попадет в цель, что называют рикошетом.

Терминальная баллистика описывает процессы взаимодействия снаряда и цели, в которую он попадает, а также обратное воздействие цели на снаряд. Если мишень является биологической тканью, то терминальную баллистику называют баллистикой ранений, которая описывает воздействие снаряда на ткани.

ВНУТРЕННЯЯ БАЛЛИСТИКА

Пули: основные концепции

На рисунке 1 изображены основные компоненты патрона с пулей. Ударник огнестрельного оружия бьет по капсюлю-воспламенителю, производя слабую детонацию и создавая выброс пламени, поджигающий пороховой заряд. Происходит очень быстрое сгорание заряда с выделением большого количества быстро расширяющегося газа, который выталкивает пулю из ствола оружия. Скорость, с которой пуля покидает ствол, называется дульной скоростью.

Рисунок 1. Основные части оружейного патрона

Конструкция пуль

Пули классифицируются по ряду параметров. Один из этих параметров – их устройство, то есть внутренняя структура и составные части (рисунок 2). Пули различаются по калибру и массе.

Рисунок 2. Различные конструкции пуль: a) Патрон 303 British Mk II, изготовлен в Дум-Дум, Индия, в 1896 году (см. сноску 7); b) Пуля в сплошной металлической оболочке: пуля военного назначения имеет мягкий сердечник (из свинца) и сплошную металлическую оболочку из меди; c) Пуля с твердым сердечником: свинец был заменен на сталь или вольфрам для увеличения пробивной способности; d) Трассирующая пуля: содержит пиротехническую смесь в хвостовой части, которая горит во время полета, обозначая его траекторию. Используется для выявления цели и указания направления огня; e) Частично покрытая медной оболочкой пуля: носовая ее часть не покрыта оболочкой, и поэтому внутренний свинцовый сердечник открыт. Такие пули должны использоваться только для охоты. Комбатанты не имеют права применять их во время вооруженных конфликтов; f) Частично покрытая оболочкой пуля с полостью в головной части: это охотничья пуля с полостью в носовой части. Ее также запрещается использовать во время вооруженных конфликтов.

Помимо охотничьих пуль, показанных на рисинке 2, существуют другие специальные ружья и боеприпасы для охоты: дробовые ружья, патроны которых выбрасывают множество свинцовых или стальных дробинок, диаметр которых колеблется от 2 до 9 мм (рисунок 3).

Рисунок 3. Патрон дробового ружья и его заряд

Комбатанты не должны применять охотничьи пули во время вооруженных конфликтов. Эти пули сконструированы таким образом, чтобы они не ранили, а убивали. Идея заключается в том, чтобы сделать охоту более «гуманной», убивая диких животных «быстро и безболезненно». Тем не менее хирургам приходится иметь дело с ранениями, причиненными таким оружием либо в результате несчастных случаев или криминальных действий, либо вследствие того, что комбатанты противозаконно используют эти пули в бою.

Международные правовые ограничения, установленные в отношении пуль, которыми пользуется армия, не применимы к использованию таких пуль внутри страны, и поэтому гражданским хирургам приходится время от времени иметь дело с более тяжелыми огнестрельными ранениями, чем те, с которыми встречаются военные хирурги на полях сражений.

Дульные скорости

Ручное стрелковое оружие традиционно делят на две категории: высокоскоростное (винтовки) и низкоскоростное (пистолеты). Последние стреляют относительно тяжелыми пулями при низкой дульной скорости в пределах от 150 до 200 метров в секунду. Обычная боевая винтовка стреляет более легкими пулями при скорости от 700 до 950 метров в секунду. Это, однако, ничего не говорит о фактической скорости пуль в момент, когда они достигают цели.

Ружейный ствол

Пуля является длинным снарядом цилиндрической формы, устойчивость которого при полете достигается быстрым вращением его вокруг продольной оси, то есть гироскопическим эффектом. Для придания пуле такого вращения на внутренней поверхности ружейного ствола делают спиральные канавки (нарезы). Это и есть «нарезной» ствол, который используется во всех пистолетах и высокоскоростных винтовках (рисунок 4).

Рисунок 4. Поперечное сечение ствола нарезного оружия: боевая винтовка М-16 калибра 5,56х45 мм. Видны нарезы и поля нарезов (выступающие участки между нарезами)

Стволы охотничьих ружей гладкие внутри, они не имеют нарезки. Это ограничивает меткость их стрельбы и дальнобойность (рисунок 5).

Рисунок 5. Обычное гладкоствольное охотничье ружье

Способ управления и удержания оружия

Ручное огнестрельное оружие классифицируется также по способу управления и удержания. Оружие, из которого стреляют, держа его в одной руке, называют пистолетом или револьвером. Если дуло и патронник составляют одно целое, то это пистолет. Если за дулом находится вращающийся барабан с несколькими камерами, то это револьвер. Если из оружия стреляют, держа его двумя руками, то это или винтовка, или охотничье ружье.

От требуемой скорострельности зависит способ производства каждого выстрела. В оружии одиночного заряжания каждый выстрел заряжается индивидуально. В магазинном оружии имеется магазин, в котором помещается комплект патронов, которые заряжаются вручную один за другим. Если перезарядка повторяется автоматически после каждого выстрела, а каждый выстрел производится индивидуально, то такое оружие называют полуавтоматическим. Если при автоматической перезарядке патронов можно делать несколько выстрелов одним нажатием на спусковой рычаг, то такое оружие называют автоматическим.

В современных вооруженных силах большая часть оружия – это автоматические винтовки и пистолеты-пулеметы, а также полуавтоматические пистолеты.

ВНЕШНЯЯ БАЛЛИСТИКА

Полет в воздухе

После выстрела на летящую пулю действуют несколько переменных, влияющих на ее устойчивость, точность попадания в цель и скорость. К наиболее важным переменным относятся:

• Скорость вращения вокруг собственной продольной оси, придающая пуле гироскопическую устойчивость
• Пройденный путь и воздействие гравитации, а также вертикальный угол стрельбы (то есть был ли выстрел произведен вверх под углом к горизонту или параллельно поверхности земли)
• Сопротивление воздуха: сопротивление трения дает 10% общего сопротивления воздуха, а сопротивление давления – 90%. Поскольку быстро летящие тела испытывают большое сопротивление воздуха, винтовочным пулям, чтобы снизить это сопротивление, придают аэродинамическую форму. К ружейной дроби и металлическим осколкам это не относится
• Снос под действием бокового ветра
• Дождевые капли, ударяющие по пуле
• Удары пули о препятствие, прежде чем она достигнет цели

Рыскание

Винтовочная пуля в полете совершает не только простое поступательное движение. Поскольку она является вращающимся гироскопом, пуля «рыскает» и испытывает ряд очень сложных перемещений (нутацию, прецессионное колебание), наиболее важным из которых является поворот продольной оси пули относительно курса, или рыскание: носовая часть пули поднимается и опускается, отклоняясь от линии полета, и ударяется о цель под некоторым углом (рисунок 6). Это влияет на ранящее действие пули, поскольку при существенном отклонении ее продольной оси от курса нарушается устойчивость пули при движении ее внутри тела мишени.

Рисунок 6. Угол атаки и угол встречи: a) продольная ось пули; b) направление полета; Ψ) угол атаки; δ) угол встречи

Рикошет

Во время полета пуля может удариться о какое-либо препятствие. На пути ее движения может оказаться ветка дерева, пряжка ремня, бетонная стена или земля, солдатский шлем или бронежилет. В результате возникает явление рикошета: пуля получает некоторый «толчок», который выводит ее из равновесия (рисунок 7). Увеличивается отклонение головной части пули от курса полета (рыскание), пуля может даже начать вращаться вокруг своей оси. Такой большой поворот продольной оси в точке удара окажет, как указано выше, серьезное влияние на ранящее действие пули при ее движении внутри тела мишени.

Рисунок 7. Рикошет: движение пули после удара о препятствие

Кроме этого, если такой толчок окажется достаточно сильным, пуля может деформироваться или даже разрушиться на отдельные фрагменты, прежде чем она попадет в цель.

Таким образом, на динамические характеристики летящей пули, прежде чем она попадет в цель, оказывает влияние целый ряд переменных, которые воздействуют на ее поведение при движении внутри тела мишени и на ее ранящую способность. Такими переменными являются:

• Скорость в момент удара о цель и остаточная скорость, если есть выходное отверстие
• Масса, форма, внутренняя структура и составные части пули
• Тип оружия (пистолет или винтовка)
• Устойчивость пули в полете
• Любое рыскание пули в момент удара о цель

Темы Терминальная баллистика и Баллистика ранений рассмотрены в отдельных статьях.