Судебная баллистика

Механизм образования следов нарезного ствола на пулях

Помимо конструктивных элементов ствола, обусловливающих формирование следов на пулях, существенное значение имеют явления и процессы, происходящие в канале ствола в момент выстрела, поскольку именно они определяют условия следообразования. Поэтому, приступая к рассмотрению механизма образования следов канала ствола на пулях, в первую очередь следует остановиться на процессах выстрела.

В результате взрывчатого разложения порохового заряда пуля приобретает высокую скорость движения. При сгорании порохового заряда примерно 25-35% выделяемой энергии затрачивается на сообщение пуле поступательного движения (основная работа); 15-25% энергии — на совершение второстепенных работ (врезание и преодоление трения пули при движении по каналу ствола; нагревание стенок ствола, гильзы и пули; перемещение подвижных частей оружия, газообразной и несгоревшей частей пороха); около 40% энергии не используется и теряется после вылета пули из канала ствола.

Выстрел происходит в достаточно короткий промежуток времени (0,001-0,06 с). При выстреле принято различать пять последовательных периодов.

Пиростатический период длится от момента удара бойка по капсюлю-воспламенителю до начала движения пули (снаряда) в канале ствола. Во время данного периода в гильзе патрона, находящегося в патроннике или каморе, создается давление газов, необходимое для того, чтобы сдвинуть пулю с места и начать движение.

Период форсирования — от начала движения пули до ее полного врезания в нарезы ствола. В этот момент в канале ствола создается давление газов, необходимое для преодоления сопротивления оболочки пули врезанию в нарезы ствола. Это давление называется давлением форсирования P_o (достигает величины 25-50 МПа в зависимости от конструкции ствола, массы пули и пластичности ее оболочки). В период форсирования на пуле происходит образование динамических следов от выступающих неровностей рельефа внутренних поверхностей корпусов гильз и начинается процесс формирования первичных следов полей нарезов. Основным следообразующим элементом ствола на этом этапе является пульный вход.

Первичные следы полей нарезов представляют собой трассы, расположенные параллельно продольной оси пули. Подобный характер следов является доказательством того, что эти следы образуются на пуле при ее поступательном движении после отделения от гильзы до момента получения вращательного движения.

Пиродинамический период протекает от начала движения пули до момента полного сгорания порохового заряда. Следует отметить, что для короткоствольного оружия этот период заканчивается вылетом снаряда из канала ствола. В указанный период горение порохового заряда происходит в быстро изменяющемся объеме. В начале периода, когда скорость движения пули по каналу ствола еще невелика, количество газов растет быстрее, чем объем запульного пространства (пространство между дном гильзы и дном пули), давление газов резко возрастает и достигает наибольшей величины P_m (например, у стрелкового огнестрельного оружия под патрон 7,63×39 — 280 МПа, а под патрон 7,62×54R — 290 МПа).

Максимальное давление достигается при прохождении пулей первых 4-6 см пути. Затем по причине быстрого увеличения скорости пули объем запульного пространства увеличивается быстрее притока новых газов, и давление начинает падать, к концу пиростатического периода оно равно примерно 2/3 максимального давления. Скорость пули возрастает и к концу периода достигает примерно 3/4 начальной скорости. Полное сгорание порохового заряда происходит незадолго до вылета пули из канала ствола.

В механизме образования следов канала ствола на пуле пиродинамический период играет ключевую роль. В рассматриваемый период на пуле окончательно формируются первичные следы полей нарезов, образуются динамические оттиски боевых и холостых граней, следы дна нарезов, вторичные следы полей нарезов, расположенные под углом к продольной оси пули. Угол указанных следов равен углу подъема нарезов канала ствола.

Поскольку механизм контактного взаимодействия ведущей поверхности пули со стенками канала ствола устойчив, то трассы, составляющие указанные следы, образуются от наибольших неровностей микрорельефа полей нарезов и дна нарезов на всем протяжении канала.

Термодинамический период длится от момента полного сгорания порохового заряда до вылета пули из канала ствола. С началом этого периода приток пороховых газов прекращается, однако сильно сжатые и нагретые газы расширяются и, оказывая давление на пулю, увеличивают скорость ее движения. Падение давления происходит довольно быстро, и у дульного среза давление составляет у различных образцов оружия 30-90 МПа (например, у 7,62-мм карабина СКС-39 МПа).

У некоторых видов стрелкового огнестрельного оружия, особенно короткоствольного, термодинамический период может отсутствовать, так как снаряд вылетает из ствола раньше, чем закончится горение порохового заряда. Последствия данного факта можно наблюдать при изучении свинцовых пуль 5,6-мм патронов кольцевого воспламенения, выстреленных из малокалиберного короткоствольного оружия. На донных частях этих пуль сохраняются прилипшие несгоревшие зерна пороха. Данное явление в некоторых случаях позволяет ограничить круг искомых моделей оружия пистолетами и револьверами и исключить длинноствольное — карабины и винтовки.

Существенных изменений в уже сформировавшихся в течение пиростатического периода следах канала ствола на пуле в термодинамическом периоде не происходит.

Период последействия пороховых газов протекает от момента вылета пули из канала ствола до момента прекращения действия пороховых газов на нее. В течение этого периода пороховые газы, истекающие из канала ствола со скоростью 1200-2000 м/с, продолжают воздействовать на нулю и сообщают ей дополнительную скорость. В ряде случаев это приводит к деформации хвостовой части пули, что позволяет установить факт выстрела из оружия с укороченным стволом (например, обреза карабина или винтовки). На это обстоятельство указывают разрывы и раздутия хвостовой части некоторых типов пуль (7,62-мм легких винтовочных или 5,6-мм свинцовых). Наибольшей (максимальной) скорости пуля достигает в конце этого периода на удалении нескольких десятков сантиметров от дульного среза ствола. Период последействия газов заканчивается в тот момент, когда давление пороховых газов на донную часть пули уравновешивается сопротивлением воздуха.

Таким образом, совершенно очевидно, что процессы внутренней баллистики, происходящие в канапе ствола в момент выстрела, определяют условия образования следов и их окончательный характер.

Перейдем к рассмотрению механизма образования следов нарезного ствола на пулях.

Следы канала ствола на выстреленной пуле относятся к разряду динамических, образующихся в результате врезания пули в поля нарезов и последующего ее поступательно-вращательного движения по направляющей части канала ствола. Диаметр ведущей части пули обычно на 0,2-0,3 мм больше калибра канала ствола, что обеспечивает плотное взаимодействие поверхности пули со стенками канала ствола (обтюрацию). В процессе движения пули на ее ведущей поверхности от выступающих полей нарезов образуются следы в виде полосовидных углублений и поверхностные следы скольжения дна нарезов. Все эти следы являются динамическими оттисками. Следы полей парезов имеют выраженный объемный характер, а следы дна нарезов — поверхностный. Подобная морфология следов свойственна любому нарезному огнестрельному оружию независимо от калибра и целевого назначения.

Как показывает экспертная практика, наиболее информативными являются первичные следы полей нарезов, образующиеся в период форсирования, т.е. в тот момент, когда пуля, двигаясь поступательно, врезается в поля нарезов.

Общие закономерности и особенности образования первичных следов полей нарезов в первую очередь зависят от конструкции пули и материала оболочки, затем от состояния канала ствола и характеристик отдельного патрона (массы заряда пороха, способа крепления пули в гильзе и т.п.). Так, пули пистолетных патронов, скрепляющиеся с гильзой способом тугой посадки, проходят до получения вращательного движения большее расстояние, чем пули, скрепляющиеся с гильзой обжатием дульца в кольцевой желобок. В первом случае образуются большие по ширине первичные следы. Связано это с тем, что для приобретения вращательного движения пуле необходимо преодолеть отрезок ствола, равный не менее длины ведущей ее части. Во втором случае этот отрезок меньше длины ведущей части и равен длине ведущей части до кольцевого желобка. Вариационность ширины первичных следов применительно к одной системе или модели оружия непосредственно зависит от конструкции и материала оболочки пули. Например, пули со свинцовым сердечником и медной оболочкой, как более пластичные, будут иметь большее поступательное движение, чем пули со стальными сердечником и оболочкой. Они проходят больший по длине участок ствола до получения вращательного движения. Следовательно, ширина первичных следов на пластичных пулях получается больше.

Износ канала ствола со стороны патронника, выражающийся в скруглении ребер боевых и холостых граней, приводит к увеличению отрезка поступательного движения пули по стволу и образованию более широких первичных следов.

Первичные следы на пуле образуются от двух элементов поля нареза — ребер боевых и холостых граней. След ребра боевой грани располагается внутри следа поля, слева от следа грани, а след ребра холостой грани — снаружи слева следа поля, обычно примыкая к нему.

Теперь рассмотрим процесс образования первичных следов от боевой и холостой граней. При движении пули по малоизношенному стволу часть металла оболочки пули срезается боевой гранью. Образующаяся стружка скручивается и создает валик, заполняющий глубину нареза. При этом происходит плотный контакт валика металла и грани, что обеспечивает формирование профиля самой грани, по характеру которого можно судить о состоянии полей нарезов канала ствола. В стволах с изношенными боевыми гранями образование первичных следов происходит за счет пластической деформации металла и его сдвига в сторону наклона нарезов.

Образованная после срезания металла или пластической деформации поверхность следа вступает в плоскостной контакт с поверхностью поля. При этом не происходит четкого отражения микрорельефа поверхности поля, так как контакт такого рода связан с возникновением большого числа хаотично расположенных частиц срезанного металла, попавших между взаимодействующими поверхностями. Это приводит к тому, что первичные следы, образованные боевой гранью, малопригодны для идентификации. На пулях, выстреленных из средне- и сильно изношенных стволов, эти следы перекрываются вторичными следами полей нарезов.

В момент образования первичного следа холостой гранью металл не срезается. При врезании пластичной оболочки в ребро грани происходит отображение ее дефектов, образованных в результате изготовления ствола и его эксплуатации, проявляющихся в виде чередующихся валиков и бороздок. После получения пулей вращательного движения ее поверхность, на которой располагается первичный след, размещается напротив нареза и не имеет с ним плоскостного контакта на всем протяжении канала ствола.

У стволов с правонаклонными нарезами наблюдается любопытная особенность морфологии первичных следов. Первичные следы полей, образованные холостыми гранями, по общим морфологическим, в частности размерным, характеристикам разделяются на две части, что связано с механизмом их образования. Части следа условно могут быть названы левой и правой. Поверхность левой части следа наклонена в сторону вторичного следа поля, тогда как правая часть находится на одном уровне с ним. Наклон поверхности свидетельствует об образовании этой части следа в момент врезания пули в поля и сжатия ее ими, поэтому левая часть всегда состоит из трасс, образованных ребрами холостых граней. Трассы этой части всегда крупнее, чем в правой. Правая часть следа образуется при плоскостном взаимодействии поверхности пули с оболочкой, которое, как известно, не обеспечивает устойчивого образования рельефа. Поэтому при идентификации обычно используют левую часть первичного следа.

Образование динамических следов боевых граней начинается в период форсирования и заканчивается в пиростатический период выстрела. Анализ формы профилей оттисков указывает на неоднозначный характер процессов, происходящих в момент врезания пули в нарезы. Как показывает практика, профиль оттиска боевой грани малоизношенного канала ствола имеет вид угла, а среднеизношенного — ступенчатый или скругленный. Ступенчатый профиль оттисков боевых граней дает основание предположить, что процесс врезания пули происходил неоднократно и ступени являются отражением врезания на различных участках канала ствола, имеющих неодинаковый профиль полей.

Следует обратить внимание на то, что ступенчатый профиль оттисков боевых граней при идентификационном исследовании может успешно использоваться как дифференцирующий признак, а при идентификации конкретного экземпляра огнестрельного оружия — как признак для установления соответственных следов.

После приобретения пулей поступательно-вращательного движения на ее поверхности образуются динамические оттиски холостых граней полей нарезов. Их возникновение происходит в месте наиболее сильной деформации (прогиба) оболочки пули. На пулях, выстреленных из стволов, имеющих малую степень износа, холостая грань отображается всегда, несмотря на то что прогиб оболочки пули больше высоты ноля и теоретически след холостой грани не должен образовываться. Из этого можно сделать вывод, что прогиб оболочки пули в месте контакта с холостой гранью все же меньше высоты поля. Вероятно, это связано с тем, что в момент сжатия оболочка пули приобретает одновременно остаточную и упругую деформации. После получения пулей вращательного движения исчезает упругая деформация, а остаточная меньше высоты поля. Поэтому в соответствии с профилем канала ствола на поверхности пули образуются динамические оттиски холостых граней.

Что касается образования следов холостых граней на пулях, выстреленных из стволов, имеющих среднюю и сильную степень износа, то они, как правило, не образуются либо слабо выражены. Объясняется это значительной изношенностью полей и ребер граней. После выстрела пуля проходит, не вращаясь, расстояние несколько большее, чем в малоизношенном стволе. При этом возникающие остаточные деформации оболочки превышают высоту полей. Данное обстоятельство исключает образование холостых оттисков граней нарезов на пулях, выстреленных из подобных стволов.

В пиродинамический период при поступательно-вращательном движении пули на ее поверхности образуются вторичные следы полей нарезов. Взаимодействие поверхностей оболочки пули и канала ствола обеспечивается упругостью оболочки и давлением пороховых газов на донную часть пули (давление пороховых газов на донную часть пули стремится ее расширить, но стенки канала ствола ограничивают это расширение).

Трассы вторичных следов полей нарезов образуются от дефектов в виде различных неровностей на поверхностях полей нарезов.

Определенный интерес вызывает вопрос о распределении этих дефектов по длине канала ствола. Логично предположить, что трассы на поверхности пули, образованные казенной частью канала ствола, перекрываются трассами, образованными средней частью, а те, в свою очередь, трассами, образованными дефектами поверхности дульной части. На этом основании можно утверждать, что основным следообразующим участком является дульная часть ствола, что и было подтверждено соответствующими экспериментами. При этом наиболее крупные следообразующие неровности располагаются на кромке полей и нарезов дульного среза.

Указанные положения нельзя распространить на стволы средней и сильной степени износа. Износ стволов происходит неравномерно — с казенной части и у дульного среза сильнее. Следовательно, диаметр изношенного канала ствола в средней части наименьший и именно этот участок должен являться следообразующим. Однако из практики известно, что микрорельеф следов на пулях, выстреленных из подобных стволов, неустойчив. Поэтому однозначно ответить на вопрос, какие именно участки канала ствола задействованы в процессе образования вторичных следов полей нарезов, достаточно проблематично.

Довольно часто на исследование представляется оружие с сильно коррозированными стволами. Коррозионные раковины могут покрывать значительную часть поверхности канала ствола (глубина раковин может достигать 30-50 мкм). В свое время были проведены экспериментальные исследования по изучению характера поверхности коррозированных полей и следов, образованных такими полями. В результате было установлено, что величина неровностей (глубина раковин) и высота трасс во вторичных следах несопоставимы. Так, вторичный след состоял из трасс высотой и глубиной около 3,5 мкм, в то время как поле, образовавшее этот след, имело раковины глубиной 40 мкм. Из этого последовал вывод, что точечные раковины не отображаются в виде соответствующих валиков и бороздок во вторичных следах полей нарезов. Объяснить это можно тем, что оболочка пули, скользящая по такой поверхности, не внедряется в раковины (поскольку не имеющая коррозии поверхность стенок канала ствола на всем протяжении как следообразующая поверхность находится на одном уровне), а также металлизацией поверхностей полей, исключающей в определенной мере плотный контакт оболочки пули с ними.

Одной из причин образования выступающих неровностей около коррозионных раковин можно считать наклеп металла оболочек пуль вокруг очагов коррозии в результате предшествующих выстрелов. Разметаллизация не служит причиной изменения картины следов. Отдельные группы трасс в следах на пулях сохраняются, и это свидетельство того, что образование некоторых неровностей не связано с образованием наклепа металла. Такими неровностями могут быть вздутия металла по краям раковин, образовавшиеся от воздействия пороховых газов, проникающих в микротрещины поверхностного слоя металла канала ствола.

По своему механизму образование следов дна нарезов практически не отличается от механизма образования вторичных следов полей. Следует отметить, что некоторую нестабильность в процесс образования данных следов могут вносить конструктивные особенности ствола оружия и пуль, наличие смазки в стволе.

Так, в оружии, стволы которого имеют длинный пульный вход (например, 7,62-мм пистолет образца 1930, 1933 гг. конструкции Токарева), или револьверах, имеющих раздельные ствол и патронник (каморы), процесс образования следов дна нарезов зависит от того, насколько центрично пуля врезается в поля нарезов. В первом случае пуля обычно входит нецентрично, что приводит к отображению на ее поверхности только двух или трех следов дна нарезов. Во втором случае центричность врезания пули зависит от степени соосности камор барабана и ствола. Для пуль, выстреленных из одной каморы, характерен индивидуальный комплекс следов, отличный от комплекса следов на пулях, выстреленных из соседних камор. Причем эти следы носят устойчивый характер.

Наличие обильной смазки в канале ствола способно ограничить контактирование поверхностей пули и стенок канала ствола или значительно уменьшить площадь контакта. По этой причине следы дна нарезов на пуле, выстреленной из смазанного ствола, выражены слабее, чем следы на пуле, выстреленной из несмазанного (нечищеного) ствола.

Завершая рассмотрение следов, образующихся при выстреле, следует отметить, что решение задачи по уяснению механизма следообразования не следует сводить только к получению данных о том, каким участком поверхности канала ствола образованы следы на пуле. Важно при оценке идентификационной значимости признаков понимать причины возникающих различий, с тем чтобы обычные, связанные с образованием следов вариации не явились основанием для признания их как существенных. Например, подобные различия возникают в результате того, что пули, выстреленные из сильноизношенных стволов, могут контактировать с одним и тем же или разными участками канала ствола, но под разными углами встречи.

Следы от частей и деталей оружия образуются на пуле не только в момент выстрела, но и в процессе заряжания. В зависимости от вида и конструкции оружия число следов может быть различным.

Следы заряжания на пуле типичны для автоматического или самозарядного оружия. Обычно эти следы имеют малые размеры, слабо выражены и трудноопределимы среди следов случайного происхождения. Но в некоторых ситуациях данные следы могут способствовать конкретизации модели оружия. Например, 7,62-мм модернизированный автомат Калашникова (АКМ), 7,62-мм самозарядный карабин Симонова (СКС) и 7,62-мм ручной пулемет Дегтярева (РПД) имеют стволы с одинаковыми параметрами, что исключает формулирование категорического вывода о том, в какой именно из этих моделей оружия была выстрелена пуля. Но особенности конструкции этих образцов оружия обусловливают образование многочисленных следов заряжания на пулях и гильзах при досылании патронов из магазина или пулеметной ленты в патронник. При этом у карабина и автомата от одних и тех же частей образуются разные следы в зависимости от того, где находился патрон в магазине, в левом или правом ряду, сверху или снизу, а также в зависимости от причины, вызвавшей движение затвора в крайнее заднее положение, и характера движения затвора в крайнее переднее положение. Механизм образования указанных следов изучен и достаточно подробно описан в криминалистической литературе. Ниже представлены схематичные изображения следов на патронах, образуемые при заряжании частями и деталями карабина СКС, пулемета РПД и автомата АКМ. Как видно, особенности конструкций этих образцов оружия проявляются в своеобразии следов, позволяющих при необходимости диагностировать модель оружия.

В заключение следует отметить, что при изучении механизма образования следов ствола на пулях наряду с условиями взаимодействия поверхностей канала ствола и пули следует учитывать отдельные факторы, влияющие на стабильность процесса следообразования или, наоборот, на его вариационность. К ним относятся различные скрытые факторы, влияние которых до производства выстрела объективно учесть невозможно. Это давление пороховых газов, индивидуальное для каждого патрона, величина и распределение усилия по периметру дульца гильзы, скрепляющего пулю с ней, индивидуальный характер взаимодействия деталей и механизмов конкретного экземпляра оружия.