По данным Главного информационно-аналитического центра МВД РФ (ГИЦ МВД РФ), в 2014 году зарегистрировано 7281 преступление с использованием оружия, из них 4863 с использованием огнестрельного, газового оружия, боеприпасов, взрывчатых веществ и взрывных устройств; в 2015 году зарегистрировано 6939 преступлений с использованием оружия, из них 5431 с использованием огнестрельного, газового оружия, боеприпасов, взрывчатых веществ и взрывных устройств; в 2016 году зарегистрировано 6031 преступление с использованием оружия, из них 4992 с использованием огнестрельного, газового оружия, боеприпасов, взрывчатых веществ и взрывных устройств; в 2017 году зарегистрировано 5434 преступления с использованием оружия, из них 4717 с использованием огнестрельного, газового оружия, боеприпасов, взрывчатых веществ и взрывных устройств; в 2018 году зарегистрировано 6003 преступления с использованием оружия, из них 4299 с использованием огнестрельного, газового оружия, боеприпасов, взрывчатых веществ и взрывных устройств [1]. На рисунке 1 приведена статистика преступлений.
Рис. 1. Данные МВД России о количестве зарегистрированных преступлений в 2014–2018 гг.
Анализ статистических данных позволяет говорить о том, что из массы преступлений с использованием оружия, доля использования огнестрельного оружия в промежутке с 2014 по 2018 года существенно не меняется и колеблется в пределах от 4300–5400 преступлений в год, что составляет в среднем 77 % от общей массы преступлений совершенных с использованием оружия. Эти данные могут говорить о том, что вопросы по разработке эффективных средств индивидуальной защиты сотрудников МВД и других силовых ведомств по-прежнему актуальны.
В настоящее время средствами индивидуальной защиты обеспечиваются не только люди, но и служебные собаки. Основным элементом средств индивидуальной защиты является бронежилет. Его задача — обеспечивать защиту жизненно важных органов от поражения холодным оружием, пулями, огнестрельного оружия, осколками снарядов, мин, гранат и т. п., заброневой контузионной травмы и механических повреждений. Повышение уровня преступности, растущая террористическая угроза делают собак служебных и служебно-розыскных пород незаменимыми помощниками силовых структур МВД в наши дни [2].
В настоящее время средствами индивидуальной защиты обеспечиваются не только люди, но и служебные собаки. Основным элементом средств индивидуальной защиты является бронежилет. Его задача — обеспечивать защиту жизненно важных органов от поражения холодным оружием, пулями, огнестрельного оружия, осколками снарядов, мин, гранат и т. п., заброневой контузионной травмы и механических повреждений. Повышение уровня преступности, растущая террористическая угроза делают собак служебных и служебно-розыскных пород незаменимыми помощниками силовых структур МВД в наши дни.
Консультации со специалистами ветеринарных служб МВД позволяют сделать заключение, что в последнее время увеличилось число травм служебных собак от оружия нелетального (травматического действия). Следует отметить, что данный вид оружия вообще не рассматривается при разработке средств индивидуальной защиты как для человека, так и для собак, испытания на стойкость к воздействию этого вида оружия нормативно-технической документацией не регламентируются [3].
В исследовании, проводимом на кафедре «Технологии и конструирования швейных изделий» НТИ (филиала) РГУ им. А. Н. Косыгина, изучены и проанализированы поражающие факторы, локализация и характер поражений оружием травматического действия.
Пакет мягкой брони из 24 слоев отстреливался в определенной последовательности — три выстрела по углам треугольника, четвертый выстрел — центральный, дистанция обстрела — 3м. С учетом скорость пули, в зависимости от модели травматического оружия, кинетическая энергия травматических элементов колеблется от 30 до 200 Дж, а в некоторых случаях до 400 Дж.
Сравнительно высокую баллистическую стойкость пакета бронезащиты можно получить тогда, когда потенциальная энергия пули расходуется на деформацию слоев пакета материалов. В то же время, большая деформация систем нитей друг относительно друга нежелательна, это может привести к значительной заброневой травме. Именно поэтому оценка результатов испытаний пакета бронежилета для служебных собак на пулепробиваемость является очень важной и кропотливой задачей. Деформация самой пули также забирает на себя часть разрушающей энергии.
Для проведения испытаний отобраны два вида «нелетального» оружия, чаще всего используемые на территории России и вызывающие наиболее тяжелые характерные травмы — «Гроза-021» и «Оса-ПБ-4».
Технические характеристики оружия травматического действия представлены в таблице 1. Рассмотрев технические характеристики оружия травматического действия, отмечается разная начальная скорость пули, разные калибры, а также масса пули. У пистолета типа ОСА-ПБ-4 масса пули в 18 раз больше, чем у пистолета типа Гроза-021.
Таблица 1
Технические характеристики травматического оружия
|
Наименование |
Начальная скорость пули, м/с. |
Масса пули, г. |
Калибр ствола, мм |
Энергия пули, Дж. |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Гроза — 021 |
400 |
0,65 |
9 |
91 |
|
Оса-ПБ-4 |
300 |
12 |
18 |
85 |
Рассматриваемое оружие обладает разным останавливающим эффектом. Несмотря на то, что энергия пули практически постоянна, наиболее важную роль играет калибр пистолета, и масса пули.
Для пистолета типа Гроза-021, калибр 9 мм, характерен проникающий останавливающий эффект, а именно поражение мягких тканей. Пистолет типа Оса-ПБ-4 с калибром 18мм обладает самым мощным останавливающим эффектом. Чаще всего, это скрытые внутренние поражения, а именно переломы, разрывы внутренних органов и внутренние кровотечения.
На рисунках 2 и 3 представлены диаграммы Парето, позволяющие наглядно оценить характер и степень повреждения слоев пакетов.
Рис. 2. Диаграмма Парето: состояние пакета материалов бронезащиты после проведения испытаний оружием травматического действия типа Гроза — 021, калибр 9 мм
Рис. 3. Диаграмма Парето: состояние пакета материалов бронезащиты после проведения испытаний оружием травматического действия типа Оса ПБ– 4, калибр 18 мм
Таким образом, в ходе проведения испытаний установлено, что исследуемые пакеты мягкой брони обеспечивают баллистическую защиту от оружия травматического действия, следовательно, пакет мягкой брони из 24 слоев позволяет обеспечить защиту от проникающего воздействия [4].
В медицинской практике существует такое понятие, как биологические критерии безопасного исхода заброневой контузионной травмы. В момент соприкосновения пули или осколка с бронепластиной возникает мощный удар, часть энергии которого передается внутренним органам, находящимся за преградой. При этом серьезные и нередко смертельные поражения наблюдаются даже при отсутствии пробития защитных слоев пакета бронежилета.
При проникании пули в слои бронежилета часть ее энергии уходит в неупругое столкновение с поверхностью бронежилета. Конкретный механизм зависит от конструкции и материала бронежилета. Энергия может тратиться на деформацию стальной или керамической пластины, либо на растяжение или разрыв арамидных или полиэтиленовых волокон. Приведем расчет центрального удара. При неупругом ударе всегда строго выполняется закон сохранения импульса:
где m — масса пули;
М — масса бронежилета;
V0 — скорость пули перед соприкосновением с бронежилетом;
V1 — скорость пули после соприкосновения.
Данная формула была бы верна, если бы бронежилет представлял собой жесткую и очень прочную пластину, в этом случае при ударе все точки бронежилета двигались с одной скоростью, равной пуле. Но в рассматриваемом случае бронежилет представляет собой мягкую конструкцию с некоторым возникающим поверхностным натяжением. В момент удара пуля соприкасается только с маленькой частью бронежилета, затем, за счет натяжения, вовлекает все больший объем материала. Схематичное изображение описанного процесса представлено на рисунке 4.
Рис. 4. Схема удара пули о мягкую броню
По мере вовлечения частей бронежилета в движение в закон сохранения импульса будет входить все большая масса бронежилета, и скорость пули будет уменьшаться, а скорость крайних участков увеличиваться, пока не сравняется со скоростью пули. Но удар о тело произойдет раньше, чем будут вовлечены в движение все части бронежилета.
Можно считать, что в момент удара скорость каждой точки бронежилета распределена симметрично относительно пули, и зависит от расстояния до пули. Поэтому следующим шагом необходимо рассчитать поверхностную плотность получаемой энергии по формуле:
где Eуд — энергия части бронежилета, на которую пришелся удар
Sуд — площадь удара
В свою очередь площадь удара и энергия от удара вычисляется по формулам (3) и (4) соответственно:
где Rуд — радиус площади удара, который можно получить, путем измерения радиуса вмятины
где r — расстояние от рассматриваемой точки до центра удара
V(r) — скорость точки бронежилета, удаленной от пули на расстояние r
— поверхностная плотность бронежилета
Анализ характера деформирования слоев пакета материалов бронежилета после выстрела в него по форме напоминает картину распространения волн на поверхности воды после броска камня.
Расчет удара пули целесообразно выполнять для центральной точки, т.к. картина угловых точек не симметрична, и расчеты проблематично осуществить. К сожалению, точно определить распределение скорости различных точек бронежилета не представляется возможным. Поэтому целесообразно принять упрощение. Исходя из того, что при пробитии пулей бронепанели в центре скорость максимальная, а на краях нулевая, получена тригонометрическая функция, определяющая распределение скорости точек бронепанели в зависимости от расстояния до центра. Пока пуля будет пробивать бронежилет и приближаться к телу собаки, от центра удара будет распространяться волна, вовлекающая бронежилет в движение.
Получена формула распространения продольной волны в бронежилете и произведен расчет. Разработана математическая модель, описывающая процесс взаимодействия поражающего элемента с бронежилетом, где конечным этапом является расчет плотности энергии, получаемой бронежилетом во время удара:
Это позволяет определить характер заброневого воздействия поражающего элемента при непробитии защитной структуры бронежилета. В результате расчетов поверхностная плотность энергии удара составила для «Грозы-021» 1,83 Дж/см2, для «Осы-ПБ-4» 4,06 Дж/см2.
Считается, что плотность энергии удара более 8 Дж/см2 наносит травмы средней тяжести, при попадании в туловище собаки. А при попадании в шею наносит тяжелые травмы, которые приводят к инвалидности, а иногда и к смерти собаки. В нашем случае расчетная плотность энергии на порядок меньше. В связи с этим можно предполагать, что прямой удар не нанесет серьезных повреждений собаке, и она останется невредима. Полученные расчеты приблизительно выразили скорость точек бронежилета в зависимости от расстояния до пули, предположив синусоидальную зависимость с максимальной скоростью пули и с нулевой скоростью края. Расчеты выполнены с примерным подсчетом времени между соприкосновением пули с бронежилетом и ударом по телу, примерно оценив расстояние равное толщине пакета материалов и усреднив скорость. Также площадь удара получена путем измерения вдавленной площади в последнем слое пакета, после проведения испытаний.
Проведенные испытания показали, что демпферный слой не разрушается, визуально сложно определить площадь удара из-за упругих свойств материала демпферного слоя. Это является вопросом для дальнейшего исследования.
Таким образом, разработана и реализована математическая модель расчета величины заброневой контузионной травмы, возникающей при использовании нелетального оружия типа Оса-ПБ-4 и Гроза-021. Проведенные испытания сформированного пакета мягкой брони на устойчивость к воздействию оружия травматического действия показали, что условие непробития сформированного пакета мягкой брони соблюдается. С учетом полученных данных, можно говорить о том, что пакет мягкой брони обеспечивает защиту от воздействия травматического оружия.
Литература:
- Статистика и аналитика. Состояние преступности // мвд.рф. URL: https://мвд.рф /Deljatelnost/statistics (дата обращения: 11.12.2019).
- Бунькова Т. О., Арчинова Е. В.. Проблемы повышения качества пакета материалов бронеодежды для собак // Дизайн, технологии и инновации в текстильной и легкой промышленности (ИННОВАЦИИ — 2015). Сборник материалов международной научно-технической конференции. — М.: ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет дизайна и технологии», 2015. — С. 68–71.
- Арчинова Е. В., Мокеева Н. С., Бунькова Т. О., Жилисбаева Р. О. Оценка эксплуатационной надежности бронежилета для собак служебно-розыскных пород // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — 2017. — № 5(371). — С. 69–72.
- Арчинова Е. В., Бунькова Т. О. Средства защиты для собак служебных и служебно-розыскных пород. Этапы разработки // Инновации и современные технологии в индустрии моды. Материалы II Всероссийской научно-практической конференции. — Новосибирск: Российский государственный университет им. А. Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство), Новосибирский технологический институт (филиал), 2018. — С. 160–162.
