Основы технико-криминалистических исследований взрывных

Саратовский юридический институт МВД России
УДК 343.98
ББК 67.629.41.5
Ф 33
Основы техникокриминалистических
исследований взрывных
устройств и следов их
применения
Рецензенты:
кандидат юридических наук, доцент А.А. Проткин
кандидат юридических наук, доцент С.И. Коновалов
Федоренко В.А., Колотушкин С.М.
Ф 33 Основы технико-криминалистических исследований
взрывных устройств и следов их применения: Практикум. –
Саратов: СЮИ МВД России, 2002. – .с ‫א‬
ISBN 5–7485–0180–5
Практикум, наряду с курсом лекций, является составной частью программы подготовки экспертов-криминалистов по дисциплине «Взрывные
устройства и следы их применения». В работе кратко рассмотрены основные приемы и методы взрывотехнических исследований.
Практикум рассчитан на студентов и курсантов юридических вузов и экспертов-криминалистов, интересующихся основами взрывотехнических
исследований и методикой осмотра мест происшествий, связанных с использованием взрывных устройств и взрывчатых веществ.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Саратовского юридического института МВД России
УДК 343.98
ББК 67.629.41.5
© Саратовский юридический институт ISBN
5–7485–0180–5 МВД России, 2002
ОТ АВТОРОВ
Одной из неблагоприятных тенденций борьбы с преступностью в нашей стране является
увеличение в последние годы числа преступлений, совершаемых с применением или угрозой
применения боеприпасов, взрывных устройств (ВУ) и взрывчатых веществ (ВВ). В России
каждые сутки происходит в среднем 2–3 криминальных взрыва, десятки фактов изъятия
боеприпасов, ВУ и ВВ. Например, в 1999 году в России прозвучало более 900 криминальных
взрывов, при этом прочно определилась тенденция опасных посягательств на жизнь и
здоровье граждан.
Перечисленные факты настоящего времени свидетельствуют об острой актуальности,
большой социальной и правовой значимости проблемы борьбы с преступлениями,
совершаемыми с использованием взрывчатых веществ и взрывных устройств. Однако, как
показал анализ практики, большинство экспертов-криминалистов испытывают
существенные затруднения при проведении предварительных исследований мест
происшествий, связанных с применением или угрозой применения взрывных устройств.
Одна из основных причин подобного обстоятельства кроется в нерешенности проблемы
технико-криминалистического обеспечения раскрытия и расследования преступлений на
первоначальном этапе их расследования, которое фактически предопределяет степень
эффективности последующего взрывотехнического исследования. Такое положение дел
вызвано тем, что многие региональные (республиканские, краевые, областные) управления
МВД имеют в своем штате не более 1–2 специалистов-взрывотехников, что не может
обеспечить их участие в следственных действиях в дежурном режиме. В результате осмотр
места происшествия, связанного с применением ВВ или ВУ, часто вынуждены проводить
специалисты-криминалисты, имеющие слабое представление и о методике осмотра места
взрыва, и о методах проведения последующих взрывотехнических исследований.
Данный практикум, наряду с курсом лекций и системой семинарских занятий, является
составной частью программы подготовки экспертов-криминалистов по дисциплине
«Взрывные устройства и следы их применения». Практикум подготовлен с учетом того, что
достаточно сложное само по себе исследование места взрыва качественно может провести
только специалист, имеющий представление о методах проведения взрывотехнических
исследований. Поэтому для лучшего понимания необходимости применения различных
методик и приемов осмотра места взрыва, фиксации тех или иных характеристик действия
взрыва на объекты окружающей обстановки, выработки ряда практических навыков в
практикуме рассмотрены вопросы криминалистического исследования природы и
особенностей протекания взрыва, восстановления облика и параметров взрывного
устройства, а также характеристик его поражающего действия.
При подготовке практикума «Основы технико-криминалистических исследований взрывных
устройств и следов их применения» использованы методические рекомендации ведущих
специалистов в области взрывотехнических исследований: Ю.М. Дильдина, В.В. Мартынова,
А.И. Колмакова, А.Ю. Семенова, А.Д. Стецкевича, А.А. Шмырева, А.Ф. Волынского,
И.Д. Моторного, В.Н. Агинского, А.Ю. Аполлонова, Г.И. Курина, П.П. Смольякова и многих
других, а также материалы работ в области физики взрывных явлений и проектирования
боеприпасов Ф.А. Баума, Л.П. Орленко, К.П. Станюковича, Б.Я. Светлова, Н.Е. Яременко,
Я.Б. Зельдовича, Б.А. Эпова и др.
ТЕМА 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА МЕТОДОМ ТОНКОСЛОЙНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ
Краткие теоретические сведения
Теоретическая часть по данной теме составлена в основном по материалам работ
Ю.М. Дильдина, В.Н. Агинского, В.В. Мартынова и др. [4, 5, 8–10]. При
криминалистическом исследовании взрывных устройств (ВУ) или следов их применения
всегда существует необходимость определения химического состава использованных
взрывчатых веществ (ВВ). Сегодня на практике применяются различные методики
определения количественного и качественного состава ВВ, некоторые из них будут далее
кратко описаны. Предварительно рассмотрим основные типы и виды взрывчатых веществ.
Классификация взрывчатых веществ по составу
В настоящее время известно несколько сотен видов ВВ.
По своему составу они подразделяются на индивидуальные и взрывчатые смеси. К
индивидуальным ВВ относят химические соединения, у молекул которых при внешних
воздействиях происходит разрыв химических связей с последующей рекомбинацией атомов
в конечные продукты взрыва (ПВ), в результате чего горючие элементы соединяются с
окислительными (чаще кислородом). Процесс сопровождается выделением большого
количества тепла и относится к экзотермическим. У таких ВВ образование ПВ можно
рассматривать как внутримолекулярное окисление [1–4]. Большинство ВВ этой группы
представляют собой кислородосодержащие органические соединения, способные к
частичному или полному внутримолекулярному окислению.
Индивидуальные взрывчатые вещества.
Многообразие индивидуальных ВВ определяется в основном органическими соединениями,
содержащими одну или более групп NO2, из которых наиболее распространены:
а) нитроэфиры (O-NO2): нитроглицерин (НГЦ), нитроклетчатка, пентаэритриттетранитрат
(ТЭН);
б) нитросоединения (С-NO2): тринитротолуол (ТНТ), пикриновая кислота, тринитробензол
(ТНБ), группа алифатических ВВ;
в) нитрамины (N-NO2): циклотримети-лентринитрамин (гексоген),
циклотетраметилентетранитрамин (октоген), алифатические типа нитрогуанидин.
Бездымные пороха представляют собой соединения, основным взрывчатым компонентом
которых служат нитраты целлюлозы. Некоторые типы бездымных порохов содержат
нитроглицерин или другие ВВ.
Имеются взрывчатые эндотермические соединения, не содержащие кислорода, которые в
условиях взрыва разлагаются на свои составные элементы. Примером такого типа
соединений служит азид свинца Pb(N3), разлагающийся на свободный азот и свинец с
выделением энергии, равной теплоте образования этого соединения из элементов. Подобные
соединения, как правило, обладают повышенной чувствительностью к внешним
воздействиям (механическому, тепловому, огневому). Примером наиболее непрочных
соединений могут служить галоидные и сернистые соединения азота NCl3 NHJ2, N4S4,
которые легко взрываются от ничтожных механических воздействий.
К индивидуальным ВВ относятся также соли азотной, хлорной, гремучей кислот, например,
аммиачная селитра NH4NO3, перхлорат калия KCLO4, гремучая ртуть Hg(ONC)2.
(ВС) представляют собой системы по крайней мере из двух химически не
связанных между собой веществ. Один из компонентов богат кислородом, а во втором
кислорода недостаточно для внутримолекулярного горения либо вовсе нет (углеводороды,
металлы типа Al, Mg). Ярким представителем взрывчатых смесей является дымный порох
(горючее вещество – древесный уголь; кислородосодержащее – селитра; цементатор – сера).
Часто смешивают между собой и индивидуальные ВВ для получения нужной фугасности
или бризантности. При исследовании остатков ВВ следует помнить, что иногда во
взрывчатые смеси добавляют иные компоненты или индивидуальные ВВ как для
Взрывчатые смеси
модификации их взрывчатых свойств, так и для получения смесей со специальными
качествами, например, с высокой прочностью или пластичностью.
Методы исследования взрывчатых веществ
Неразрушающие методы исследования ВВ [4].
Поступившие на исследование вещественные
доказательства изучают визуально и под микроскопом с целью выявления
непрореагировавших частиц взрывчатого вещества (компонентов смесевого ВВ), мест
наибольшей их концентрации. Внешний вид, цвет, форма, размеры частиц дают
предварительную информацию о взорванном веществе. При этом наиболее информативны
зерна пороха, опилки металла (алюминия, магния), алюминиевая пудра, древесные опилки
(мука), частицы угля, свинцового сурика, красного фосфора, перманганата калия.
Параллельно по конструктивным признакам определяется принадлежность объектов
элементам конструкции взорванного ВУ, элементам окружающей обстановки. По характеру
разрушения (дробления) оболочки, а также по некоторым обстоятельствам срабатывания ВУ
делается предположение о взрывчатых свойствах заряда. Более подробно эта тема будет
рассмотрена в последующих лабораторных работах.
Элементный состав продуктов взрыва пиротехнических зарядов и дымного пороха точно
определяется при рентгенофлуоресцентном анализе путем сравнения спектров чистой
поверхности объекта и поверхности с наслоениями или вкраплениями продуктов взрыва.
При этом наиболее информативна внутренняя поверхность осколков оболочки. Применение
рентгенофлуоресцентного анализатора, соединенного со сканирующим электронным
микроскопом, позволяет установить распределение элементов по поверхности микрочастицы
и, в частности, диагностировать алюмосиликаты, часто присутствующие в качестве
загрязнений. Кроме того, этот способ незаменим при исследовании следов взрыва
инициирующих взрывчатых веществ, таких как гремучая ртуть, азид свинца, ТНРС.
[3–7]. При выполнении взрывотехнических исследований практически
всегда необходимо определять и идентифицировать взрывчатые вещества, относящиеся ко
многим классам химических соединений. Анализ основывается на их физико-химических
свойствах (внешнем виде, способности к воспламенению, растворимости и т.п.) и на
возможности проведения с ними или выделенными из них составляющими характерных
химических реакций.
Комплексный анализ ВВ
Для диагностирования индивидуальных или смесевых ВВ бывает достаточно применения
простых способов исследований, основанных на использовании приборных средств в виде
портативных переносных хроматографов, тестировании с помощью капельных химических
реакций, проверке способности веществ к воспламенению, растворимости в различных
реактивах, чувствительности веществ к механическому удару и т.д.
Комплексная методика исследования веществ на принадлежность к ВВ состоит из трех
основных этапов: 1) отнесение анализируемого вещества к группе веществ, способных к
взрывчатому превращению; 2) определение элементов и ионов, характерных для
индивидуальных и смесевых соединений; 3) определение групповой принадлежности
анализируемого ВВ (например тротил, гексоген, окфол и т.д.).
На первом этапе осуществляется осмотр вещества, фиксируется его физическое состояние,
цвет, форма и размер частиц, однородность состава. Полученные данные сравниваются с
аналогичными параметрами известных ВВ промышленного и самодельного изготовления [3,
4, 7–9]. Одновременно проверяется способность вещества к горению при поджигании и
прокаливании, к вспышке при прямом и скользящем ударе молотком на металлической
наковальне, растирании в ступке.
Достаточно универсальным является исследование вещества, подозреваемого на
принадлежность к взрывчатым, на способность к вспышке при интенсивном нагревании. Для
осуществления этого испытания дно стеклянной лабораторной пробирки емкостью 10–20 мл
нагревают в течение нескольких минут над пламенем спиртовки или газовой горелки. На
раскаленное дно пробирки бросают частичку или каплю исследуемого вещества размером не
более 2 мм. Непереувлажненные ВВ сгорают без доступа воздуха с характерной вспышкой,
сопровождаемой звуковым эффектом в виде щелчка, потрескивания, свиста или шипения.
Обычно проводят повторное испытание. Метод прост, нагляден, но требует определенных
навыков и соблюдения осторожности. Однако для реализации первого этапа комплексного
исследования требуется определенное количество вещества, обычно не менее 1–2 г, что не
всегда удается обнаружить и изъять с места взрыва.
На втором этапе [3] экспертного исследования рекомендуется проводить качественные
химические реакции. Методика тестирования заключается, как правило, в добавлении одной
капли реагента к нескольким кристаллам сухого образца, помещенным в углубление
пластины для капельного анализа. При подготовке эксперта к выполнению подобных
испытаний целесообразна предварительная тренировка визуального наблюдения на образцах
различных ВВ. Поскольку в данной практической работе эта методика не используется, то
более подробно с ней можно ознакомиться в литературе [6].
На третьем этапе [3] проводятся исследования, позволяющие установить состав
анализируемого вещества с помощью методов инфракрасной спектрометрии (ИКС) и
тонкослойной хроматографии (ТСХ). Методика анализа с применением ИКС дает хорошие
результаты при идентификации ВВ и их компонентов, включая пиротехнические составы.
Она реализуется на основе сравнения ИК-спектра исследуемого вещества с банком
соответствующих спектров известных соединений [11].
В ИК-спектроскопии исследуют сухие остатки, полученные упариванием бензольного и
водного экстрактов, а также остаток, не растворившийся в результате экстракции
исследуемого вещества ацетоном, бензолом и водой. Для этого смешивают 2 мг хорошо
высушенного остатка со 150 мг бромида калия и тщательно перетирают в агатовой ступке.
Затем прессуют таблетку под давлением 150 кг/см2, помещают ее в держатель и снимают
ИК-спектр при стандартных условиях регистрации.
Метод ТСХ прост,
универсален, надежен и позволяет работать с микроколичествами веществ. В настоящее
время при исследовании микроколичеств веществ этот метод является наиболее широко
используемым в криминалистике, и в частности при проведении взрывотехнических
исследований.
Метод тонкослойного хроматографического (ТСХ) разделения веществ.
Метод основан на различной подвижности молекул раствора различных веществ [4].
Поскольку процесс разделения происходит в тонком слое предварительно высушенного
адсорбента, который наносят на пластинку, то он получил название тонкослойной
хроматографии. Метод основан на сравнительном исследовании подвижности молекул или
частичек исследуемых ВВ с подвижностью известных взрывчатых веществ-«свидетелей».
Сущность метода заключается в следующем. На слой адсорбента на расстоянии около 2 см
от края пластинки (стартовая линия) наносят каплю раствора исследуемого вещества. Затем
на дно емкости наливают тонкий слой растворителя (элюент), играющий здесь роль
подвижной фазы. После того как проба исследуемого ВВ высохнет, пластину устанавливают
в емкости так, чтобы ее край лишь касался поверхности раствора (рис. 1.1). Жидкость
смачивает адсорбент и под действием капиллярных сил молекулы растворителя начинают
продвигаться вверх. При этом молекулы растворенного вещества взаимодействуют с
адсорбентом путем чередования циклов адсорбции и десорбции. В результате различные
соединения продвигаются по пластинке с различными скоростями и за счет этого
происходит разделение вещества (рис. 1.1). Если вещества окрашены, то после разделения
они проступят в виде отдельных разноцветных пятен. В случае бесцветных пятен пластинку
обрабатывают специальными реагентами, т.е. как бы проявляют, и затем они (разделенные
вещества) появляются на пластинке в виде окрашенных пятен.
На практике метод ТСХ основан на сопоставлении результатов проявления на
хроматографической пластине типа «Силуфол УФ-254» пятен анализируемого вещества и
пятен стандартных растворов наиболее распространенных ВВ, например: тротила, гексогена,
октогена, тетрила, ТЭНа, нитроглицерина, диэтиленгликольдинитрата, динитронафталина.
Для хроматографирования могут применятьтся элюенты: гептан-бутилацетат (2:1 для
разделения нитроглицерина и ТЭНа), толуол, бензол, хлороформ, бензол-ацетон (6:1),
ацетон-гексан (1:3; 1:2.5), гексан-толуол-ацетон (2:1:1), этилацетат-петролейный эфир (1:4) и
т.д. Пластину с нанесенными на стартовую линию исследуемым веществом и «свидетелями»
помещают в камеру с подвижной фазой, например ацетон-толуол-гексан (1:1:2), и
хроматографируют на высоту поднятия фронта растворителя, равную 10 см. Далее пластину
осматривают в УФ-свете, отмечая при этом темные пятна на люминесцирующем фоне, и
опрыскивают проявляющими реагентами.
Процесс проявления трехстадийный: обработка из пульверизатора 5%-ным раствором
дифениламина в этиловом спирте или этиловом спирте и ацетоне (1:1); активация пластины
в УФ-лучах в течение 5–10 мин; опрыскивание насыщенным раствором едкого кали в
этиловом спирте. После каждой стадии отмечают цвета и Rf пятен. Подвижность молекул
исследуемого вещества или «свидетелей» Rf определяют как отношение высоты их
хроматографирования (поднятия) по адсорбенту hи.в. к высоте хроматографирования элюента
H: Rf= hи.в./Н. При получении на хроматограмме пятна с Rf=0.67, характеризующего наличие
в исследуемом объекте ТЭНа или нитроглицерина, анализ проводят в другой системе –
бутилацетат-гептан (1:2) (табл. 1.1), в которой значения Rf для указанных ВВ отличаются
друг от друга. Характерные цвета проявления пятен наиболее распространенных ВВ
приведены в таблице 1.2.
Рис. 1.1. Определение ВВ методом тонкослойной хроматографии:
1 – стеклянная емкость; 2 – притертое стекло-крышка; 3 – пластина «силуфола» (адсорбента); 4 – линия
финиша элюента; 5 – условная линия старта; 6 – уровень жидкой фазы (элюента); 7 – хроматограмма
исследуемого ВВ; 8, 9, 10, 11, 12, 13 – хроматограммы контрольных смесей ВВ «свидетелей»
Таблица 1.1
?начение Rf исследуемых штатных веществ
Хроматографическая система
Индивидуальные
взрывчатые вещества
бензол-ацетон (6:1),
система 1
гептан-бутилацетат
(2:1), система 2
Тротил
0,85
0,77
Гексанитростильбен
0,82
0,64
Динитротолуол
0,8
0,57
ТЭН
0,76
0,77
Тетрил
0,62
0,32
Этиленгликольдинитрат
0,62
0,56
Нитроглицерин
0,63
0,26
Динитронафталин
0,52
0,13
ДИНА
0,47
0,22
Окфол
0,31
0,37
Вещество «Н»
0,25
0,31
Гексоген
0,2
0,07
Октоген
0,12
0,00
Таблица 1.2
?вета комплексов ВВ с проявляющими р??ктивами
Обработка
хроматограммы
бензидином
Взрывчатое
вещество
1
без
активирования
Обработка
этилендиамином
после
активирования
2
без
обработки
бензидином
3
предвар.
обработка
бензидином
4
5
Вещество «Н»
Желтый
Зеленый
Желтый
Желтый
Гексанитро-стильбен
Краснокоричнев.
Краснокоричнев.
Светлокоричнев.
Краснокоричнев
Гексоген
Бесцвет.
Голубой
Бесцвет.
Желтый
ДИНА
Бесцвет.
Зеленый
Бесцвет.
Желтый
Динитронафталин
Желтый
Желтый
Малинов.
Малинов.
Динитротолуол
Желтый
Желтый
Серый
Желтый
Нитрат аммония
Бесцвет.
Голубой
Бесцвет.
Серый
Нитроглицерин
Бесцвет.
Голубой
Бесцвет.
Желтый
Нитроцеллюлоза
Бесцвет.
Серый
Бесцвет.
Желтый
Октоген
Бесцвет.
Голубой
Бесцвет.
Желтый
Тетрил
Бурый
Бурозелен.
Краснобурый
Краснобурый
Тротил
Коричнев.
Коричнев.
Бордовый
Бордовый
ТЭН
Бесцвет.
Синезелен.
Бесцвет.
Желтый
Этиленгликольдинитрат
Бесцвет.
Голубой
Бесцвет.
Желтый
Вещество «О»
Желтый
Зеленый
Желтый
Желтый
Недостатки ТСХ заключаются в том, что при проведении хроматографического анализа
необходимо знать, какие вещества может содержать исследуемый образец. Это необходимо
для того, чтобы подобрать тип адсорбента – неподвижной фазы, состав растворителя –
подвижной фазы и подыскать сравнительный образец – вещество-«свидетель». В тех
случаях, когда в качестве вещественных доказательств на экспертизу поступают объекты в
виде остатков (фрагментов) после взрыва, анализ использованных в преступных целях
средств представляет сложную задачу. Прежде всего это касается сильно загрязненных
малых количеств (микрограммы и менее) непрореагировавших ВВ, сохранившихся после
взрыва.
Основные приемы изъятия микроколичеств ВВ
Наибольшее количество микроостатков
непрореагировавшего взрывчатого вещества находится на осколках взорванного ВУ и
других объектах, бывших в контакте или непосредственной близости от заряда ВВ (до 14–17
радиусов сферического заряда в тротиловом эквиваленте по массе). Характерными
объектами, содержащими остатки ВВ, являются грунт (или другой материал) из воронки,
одежда потерпевшего со следами фугасного действия взрыва, фрагменты камуфлирующей
оболочки ВУ, которая обычно служит и средством транспортировки, и т.п.
Собирание объектов-носителей следов взорванного ВВ.
Несгоревшие частицы бездымного пороха (в случае, если порох использовался в ВУ)
обнаруживаются на месте взрыва визуально или с помощью лупы и могут непосредственно
изыматься для дальнейшего экспертного исследования. Значительно труднее обнаружить
частицы компонентов взрывчатых пиротехнических составов, если их взрыв протекает в
режиме детонации. Обычно следы детонирующих ВВ изымаются вместе с объектаминосителями. Если такой предмет невозможно изъять и транспортировать, с него делаются
последовательно ацетоновые и водные смывы марлевыми или ватными тампонами; если
поверхность предмета способна впитывать ацетон и воду (кирпич, штукатурка и т.п.), то с
нее делаются соскобы [4].
Для полноты экстракции следов ВВ различных
классов рекомендуется применять ацетон и дистиллированную воду. Ацетон растворяет
почти все применяющиеся органические ВВ, кроме нитроцеллюлозы, однако, она
диспергируется в нем, образуя коллоидный раствор. В количествах, достаточных для
обнаружения химическими методами, растворяется в ацетоне и аммиачная селитра.
Дистиллированная вода применяется для экстракции неорганических ВВ, компонентов
пиротехнических составов и продуктов их взрывчатого превращения. Лишь некоторые соли,
используемые в детонаторах, – гремучая ртуть, азид и стифнат свинца – не растворяются в
Экстракция продуктов взрыва растворителями.
воде. Иногда применяют экстракции гексаном (пентаном) жидких нефтепродуктов,
которыми часто бывают загрязнены поступившие с места взрыва объекты (при взрыве
железнодорожных путей, автотранспортных средств и т.п.). Причем извлечение
нефтепродуктов необходимо проводить до экстракции остатков ВВ ацетоном, что позволяет
значительно уменьшить потери анализируемого вещества на стадии подготовки к
проведению хроматографии. Следует отметить, что в каждом конкретном случае
экстрагирование производится по определенным группам объектов, формируемых
специалистом в процессе предварительного исследования места взрыва с учетом степени
загрязненности, вида материала, следов воздействия взрыва и т.д. Для исключения
чрезмерного загрязнения экстракта первый смыв может быть осуществлен, например,
этанолом (однако в нем растворяются не все ВВ), вторым используется ацетон.
В качестве примера рассмотрим экстракцию ВВ из грунта, изъятого из эпицентра взрыва.
Для этого поступивший на исследование грунт делится на две части. Через одну часть
пропускают раствор ацетона, а через вторую – дистиллированную воду. Получившиеся
растворы пропускают через механические фильтры для их очистки от механических
включений. Далее концентрацию ВВ в этих растворах увеличивают методом выпаривания (в
водном) или испарения (ацетонового) каждого из них до размеров в несколько капель. После
этого они готовы к исследованию методом тонкослойной хроматографии.
Лабораторная работа № 1.1
Экспресс-анализ взрывчатых веществ, изъятых на месте происшествия и с остатков
ВУ
Цель работы: ознакомить слушателей с методом тонкослойной хроматографии при
проведении экспресс-исследований по установлению вида взрывчатого вещества по его
следовым количествам, изъятым с места взрыва.
Время выполнения работы – 2 часа (90 минут).
Обеспечение: 1) 4–6 фрагментов мишенной обстановки, находящихся в зоне действия взрыва
(фрагменты дерева, картона, ветоши и металла);
2) хроматографические пластинки «Silufol», пинцеты;
3) химическая посуда и реактивы.
В посуде емкостью 150 мл помещаются:
дистиллированная вода;
ацетон;
система № 1 – смесь бензол-ацетон (6:1);
система № 2 – смесь гептан-бутилацетат (2:1);
раствор этилендиамина (10 частей ацетона смешать с 1 частью 70%-ного этилендиамина);
1,5%-ный раствор бензидина в спирто-ацетоновой смеси (1:1, спирт этиловый).
В посуде емкостью 50 мл помещаются:
контрольные смеси – ацетоновые растворы различных известных взрывчатых веществ:
вариант № 1 – тротил; вариант № 2 – пластит; вариант № 3 – аммонит; вариант № 4 –
октоген; вариант № 5 – гексоген.
Задание: 1. Изучить порядок проведения экспресс-анализа бризантных взрывчатых веществ в
целях получения оперативно-розыскной информации по примененному ВВ.
2. Определить состав взрывчатого вещества заряда ВУ методом тонкослойной
хроматографии.
Ход выполнения лабораторной работы
1.1. Все элементы и осколки взрывного устройства, обнаруженные на месте происшествия,
делятся поровну на две группы. Остатки ВУ из первой группы тщательно промываются
ацетоном в фарфоровой чашке. Осколки из второй группы аналогичным образом
обмываются дистиллированной водой в другой фарфоровой чашке. Если осколков взрывного
устройства не обнаружено, то в этом случае бязевым тампоном, смоченным ацетоном
(дистиллированной водой), следует провести смывы (соскобы) с мест наиболее вероятного
присутствия продуктов взрыва. Тампоны необходимо тщательно промыть ацетоном
(соответственно дистиллированной водой) и отжать их над фарфоровой чашкой. Смывы
всегда следует производить как ацетоновые, так и водные, так как заранее неизвестен вид
использованного ВВ, а значит, и его растворимость в воде и ацетоне. Затем следует
увеличить концентрацию ВВ в полученных растворах следующим образом. Для этого
следует подождать пока ацетон в первой чашке не испарится до объема нескольких капель, а
раствор во второй чашке следует кипятить на электроплитке до тех пор, пока не останется
несколько капель раствора. В результате концентрация ВВ в растворе повысится в десятки
раз.
1.2. Подготовить хроматограмму. Для этого вырезать ножницами пластину «Silufol»
размером 3х9 см.
1.3. Ацетоновый (водный) экстракт исследуемого ВВ нанести на линию старта
хроматограммы с помощью стеклянного капилляра. Для этого у капилляра отламывается
кончик до тех пор, пока линия излома не получится ровной (перпендикулярной оси
капилляра). Далее кончик капилляра погрузить в исследуемый раствор. Выбрать мысленную
точку на линии старта хроматограммы (примерно на расстоянии 1 см от края) и 10 раз
коснуться концом капилляра этой точки, ожидая, чтобы вытекающий раствор образовал
влажное пятно диаметром 3–4 мм. Между касаниями необходимо делать промежутки
(паузы), чтобы пятно успевало высохнуть.
1.4. На линию старта хроматограммы аналогичным образом нанести (на расстоянии 1,5 см
друг от друга) с помощью других капилляров все растворы контрольных смесей«свидетелей».
1.5. В камеру для хроматографии (стеклянный стакан) налить систему № 1 слоем 3–4 мм и
поместить в нее (камеру) хроматограмму таким образом, чтобы нижний край был погружен в
систему № 1. Накрыть камеру притертым стеклом.
1.6. Хроматограмму извлечь из камеры для хроматографии в тот момент, когда фронт
поднимающейся по пластине жидкости будет находиться примерно в 1 см от верхнего края.
1.7. Линию фронта следует отметить (надрез ножницами), хроматограмму высушить.
1.8. Хроматограмму обработать с помощью пульверизатора раствором бензидина
(обрабатывать до равномерного увлажнения).
1.9. После обработки бензидином и просушки хроматограмму следует активировать дневным
светом или светом ультрафиолетовой лампы.
1.10. Для усиления окраски тротила и тетрила хроматограмму можно обработать раствором
этилендиамина.
1.11. Провести сравнение полученных пятен исследуемого вещества с пятнами контрольной
смеси, а также определить значение Rf полученных пятен, зафиксировать цвет пятен и
сравнить эти характеристики с табличными данными.
1.12. Аналогичные исследования провести с системой № 2, результаты исследований
сравнить.
1.13. Результаты проведенных исследований оформить в тетради для лабораторных работ и
представить преподавателю для проверки.
Лабораторная работа № 1.2
Экспресс-анализ метательных взрывчатых веществ, изъятых на месте происшествия и
с остатков ВУ
Цель работы: ознакомить слушателей с методами экспресс-исследований по установлению
вида взрывчатого вещества по его следовым количествам, изъятым с места взрыва.
Время выполнения работы – 2 часа (90 минут).
Обеспечение:
1) 4–6 фрагментов мишенной обстановки, находившихся в зоне действия взрыва (фрагменты
дерева, картона, ветоши и металла);
2) химическая посуда и реактивы.
В посуде емкостью 150 мл помещается:
дистиллированная вода;
ацетон;
система № 1 – смесь бензол-ацетон (6:1);
раствор этилендиамина (10 частей ацетона смешать с 1 частью 70%-ного этилендиамина);
1,5%-ный раствор бензидина в спирто-ацетоновой смеси (1:1, спирт этиловый).
В посуде емкостью 50 мл помещается:
уксусная кислота;
10%-ный раствор соляной кислоты;
барий азотнокислый (водный раствор);
натрий кобальтинитрит (насыщенный водный раствор);
3–8%-ный раствор дифениламина в концентрированой серной кислоте;
реактив Несслера;
контрольные смеси (ацетоновые растворы различных известных взрывчатых веществ,
бездымного пороха) – микроколичества взрывчатого вещества: вариант № 1 – тротил;
вариант № 2 – пластит; вариант № 3 – аммонит; вариант № 4 – бездымный порох;
хроматографические пластинки «Silufol», пинцеты и др.
Задание:
1. Изучить порядок проведения экспресс-анализа метательных взрывчатых веществ в
целях получения оперативно-розыскной информации по примененному ВВ.
2. Определить состав взрывчатого вещества заряда ВУ.
Ход выполнения лабораторной работы
1. Экспресс-анализ продуктов взрыва бездымного пороха.
1.1. Элементы и осколки взрывного устройства, обнаруженные на месте происшествия,
тщательно промываются ацетоном в фарфоровой чашке. Затем следует подождать, пока
ацетон не испарится до объема нескольких капель. Остатки ацетонового смыва исследуются
методом, полностью аналогичным описанному в лабораторной работе № 1.1.
1.2. В камеру для хроматографии наливается система № 1. Подготовка капилляра
хроматограммы производится так же, как описано в лабораторной работе № 1.1.
1.3. В качестве контрольной смеси используется ацетоновый раствор бездымного пороха.
1.4. После хроматографирования хроматограмму активируют светом ультрафиолетовой
лампы (обработка бензидином и этилендиамином не проводится). Если в продуктах взрыва
имеется бездымной порох, то на хроматограмме должно появиться пятно голубого цвета,
характерное для стабилизатора пороха – дефиниламина.
1.5. Провести сравнение полученного пятна с пятном «контрольной смеси».
2. Обнаружение дымного пороха, иона аммония и нитрата-иона в следах взрыва.
2.1. С элементов и осколков взрывного устройства, обнаруженных на месте происшествия,
производятся водные смывы над фарфоровой чашкой. С помощью универсальной
лакмусовой бумаги определяют реакцию среды раствора. Для дымного пороха характерна
щелочная среда, для бездымного – кислая.
2.2. В три чистые пробирки с помощью пипеток капают по пять капель приготовленного
водного раствора исследуемого вещества. Затем проводят следующие химические
исследования:


в первую пробирку капают несколько капель раствора дифениламина в
концентрированной серной кислоте. Наличие синего окрашивания свидетельствует о
присутствии в растворе нитросоединений, в том числе нитрат-ионов;
во вторую пробирку добавляют 2–3 капли азотнокислого бария; выпадение белого
осадка указывает на присутствие в растворе карбонатов и сульфатов, характерных для
продуктов взрыва дымного пороха. К полученному осадку добавить несколько капель

10%-ного раствора соляной кислоты. Выделение пузырьков газа и частичное
растворение осадка свидетельствует о наличии как карбонатов-ионов, так и
сульфатов-ионов;
в третью пробирку добавляют одну каплю уксусной кислоты и две капли
насыщенного раствора нитрокобальтиата натрия. Появление желтого осадка
свидетельствует о наличии в растворе ионов калия.
Положительный результат вышеуказанных реакций позволяет сделать вывод о наличии
продуктов взрыва дымного пороха.
2.3. Результаты проведенных исследований по 1 и 2 разделу лабораторной работы № 1.2
оформить в тетради для лабораторных работ и представить преподавателю для проверки.
?еры предосторожности при проведении
экспресс-анализа
1. При проведении экспресс-анализа необходимо соблюдать меры предосторожности,
предусмотренные при работе с ВВ, кислотами, щелочами и легковоспламеняющимися
жидкостями.
2. Курить в помещении, где проводится исследование, а также пользоваться открытым огнем
– категорически запрещено.
3. Все исследования проводить в вытяжном шкафу с включенной системой вентиляции.
Контрольные вопросы
1. На какие основные группы по химическому составу можно разделить все известные
взрывчатые вещества?
2. Какие группы ВВ содержат окислитель, а какие нет?
3. Основные положения методик, используемых при комплексном исследовании ВВ.
4. Способы изъятия микроколичеств ВВ на месте взрыва.
5. Основные понятия и определения метода тонкослойной хроматографии.
6. Основные стадии исследования ВВ методом тонкослойной хроматографии.
7. Ход выполнения лабораторной работы, прогнозируемые результаты исследований.
Литература
Светлов Б.Я., Яременко Н.Е. Теория и свойства промышленных взрывчатых веществ. М.: Недра, 1966.
Физика взрыва / Под ред. К.П. Станюковича. М.: Наука, 1975.
Основы инженерно-технических экспертиз / Под ред. Ю.М. Дильдина. М.: ЭКЦ МВД РФ, 1993.
Агинский В.Н., Дильдин Ю.М. Исследование веществ на принадлежность к взрывчатым материалам и
пиротехническим составам: Методические рекомендации. М.: ЭКУ – ЦНИКЛ МВД СССР, 1982.
5. Агинский В.Н., Сорокина Г.И., Тетерев С.И. Высокочувствительный метод обнаружения
непродетонировавших остатков взрывчатых веществ // Экспертная практика. 1981. № 18.
6. Файгль Ф., Ангер В. Капельный анализ неорганических веществ. М.: Мир, 1978.
7. Жаров Е.А., Семенов А.Ю. Установление марки взрывчатого вещества промышленного производства
// Экспертная практика. 1983. № 21.
8. Дильдин Ю.М., Мартынов В.В., Семенов А.Ю., Шмырев А.А. Место взрыва как объект
криминалистического исследования: Учебно-практическое пособие. М.: ВНИИ МВД СССР, 1989.
9. Дильдин Ю.М., Мартынов В.В., Семенов А.Ю., Шмырев А.А. Основы криминалистического
исследования самодельных взрывных устройств: Учебное пособие. М.: ВНКЦ МВД СССР, 1991.
10. Дильдин Ю.М., Мартынов В.В., Семенов А.Ю., Шмырев А.А. Система следов взрыва и их комплексное
исследование // Теория и практика криминалистических экспертиз и исследований. М.: ВНИИ МВД
СССР, 1989.
11. Альбом бризантных взрывчатых веществ / Под. ред. М.И. Подгорной. Новосибирск: СО АН СССР,
1980.
1.
2.
3.
4.
ТЕМА 2
?АСЧЕТ МАССЫ ЗАРЯДА ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА
?О НЕКОНТАКТНОМУ ДЕЙСТВИЮ ВЗРЫВА
Краткие теоретические сведения
При криминалистическом исследовании места взрыва практически всегда требуется
определить мощность взрывного устройства. Для этого используют методы, основанные как
на неконтактном, так и контактном действии взрыва на объекты окружающей обстановки. В
данной теме рассматриваются некоторые методы оценки мощности ВУ по неконтактному
действию взрыва (на расстоянии более 3-х радиусов заряда ВВ в тротиловом эквиваленте от
центра взрыва). Знакомство с данными способами оценки мощности ВУ даст возможность в
дальнейшем специалисту, производящему осмотр места взрыва, более эффективно выделять
и фиксировать характерные признаки воздействия взрывной волны на объекты окружающей
обстановки, что позволит взрывотехнику правильно рассчитать мощность ВУ. Но прежде
чем рассмотреть сами способы оценки мощности ВУ, кратко ознакомимся с законами
распространения взрывных волн [1–4].
Рассмотрим динамику развития взрыва и образование взрывной волны на примере заряда
бризантного ВВ сферической формы. Предположим, что в центре заряда тем или иным
способом возбуждена устойчивая детонация. Тогда за время порядка 100 мкс (одну
десятитысячную долю секунды) произойдет детонация всего ВВ и образуется сферическое
облако раскаленных, расширяющихся газов. Эти газы создадут в атмосфере расходящуюся
сферическую взрывную волну, пиковое давление в которой вблизи поверхности ВВ может
достигнуть 100–300 тонн на см2 (100–300 тысяч атмосфер). Эта волна, которую будем
называть взрывной, устремится во все стороны от точки взрыва со скоростью, превышающей
во много раз скорость звука в воздухе. Взрывная волна характеризуется двумя фазами
(рис. 2.1а): областью высокого давления (ударная волна) и областью низкого давления
(волна разрежения). Передняя часть взрывной волны является областью очень быстрого
нарастания давления до своего максимального значения и называется фронтом ударной
волны. Продолжительность области высокого давления при детонации конденсированных
ВВ в несколько раз короче области разрежения, которая образовалась следующим образом.
Во время детонации продукты горения начинают вытеснять воздух из зоны реакции, поэтому
внутри сферической волны сжатия на месте взрыва образуется частичный вакуум. Из-за
низкого давления в этой зоне вытесненный сжатый воздух начинает устремляться в
обратную сторону, пытаясь заполнить образовавшийся вакуум. По мере распространения
взрывной волны ее длительность увеличивается, а амплитуда падает (рис. 2.1.б). При
достижении продуктами взрыва объема, равного примерно 20 радиусам заряда, слой сжатого
воздуха отрывается от продуктов детонации и продолжает свое движение со сверхзвуковой
скоростью, представляя собой так называемую воздушную ударную волну [1–3].
Важным параметром ударной волны является максимальное (пиковое) значение избыточного
ости между максимальным значением давления на фронте
ударной волны (Руд.волны) и величиной атмосферного давления Р
105 Па (рис. 2.1.б):
(2.1)
Рис. 2.1.а. Структура взрывной волны
Рис. 2.1.б. Структура взрывной волны
При производстве воздушного взрыва ударная волна, достигнув поверхности земли,
отражается от нее и далее распространяется в противоположном направлении в воздухе, уже
разреженном и нагретом падающей ударной волной [3, 4]. Поэтому скорость
распространения отраженной от поверхности земли ударной волны больше скорости
падающей. На расстоянии, примерно равном высоте взрыва, отраженная волна догонит
падающую (рис. 2.2) и, соединившись с ней, образует головную ударную волну, имеющую
примерно в два раза большее избыточное давление, чем давление в падающей ударной
волне. Если заряд взорван на поверхности земли, то отраженная от грунта волна будет сразу
распространяться вместе с падающей и давление на ее фронте будет сразу же равно
давлению в головной волне воздушного взрыва [3]. Для расчета давления в головной
кроме наличия отраженной волны необходимо учитывать податливость
2.1).
(2.2)
Таблица 2.1
Материал преграды
Растительные грунты
0.6–0.65
Плотные – глина и суглинок
0.8
Бетон
0.85–0.9
Стальные плиты
0.95–1.0
Рис. 2.2. Формирование головной взрывной волны
при наземном взрыве [3]
Давление на фронте ударной волны на открытом пространстве (без учета переотражений
взрывной волны от окружающих объектов) в точке, отстоящей на расстоянии r от эпицентра
взрыва сферического заряда, определяется формулой Садовского [1]:
, (2.3)
где с – масса ВВ в тротиловом эквиваленте, кг;
r – расстояние до центра сферического заряда, м;
а1, а2, а3 – коэффициенты;
Значения
а1
а2
а3
0.84
2.7
7
1.06
4.3
14
Здесь H – высота над уровнем земли. Необходимость использования в формуле Садовского
i с большими значениями обусловлена формированием головной
ударной волны.
При падении ударной волны на преграду конечных размеров, расположенную
перпендикулярно направлению распространения взрывной волны, она отражается от нее (от
преграды) и давление на сооружение увеличивается за счет сложения падающей и
отраженной волн, а также наличия скоростного напора воздуха взрывной волны. Давление
на поверхность преграды рассчитывается по формуле [3]:
(2.4)
Из 2.4. следует, что при «сильной» ударной волне или очень близком расположении
атм) давление на преграду можно считать равным:
(2.5)
атм,
а скоростным напором воздуха, увлеченного ударной
:
пад
(2.6)
Таким образом, можно резюмировать, что при «слабой» падающей ударной волне давление
вблизи поверхности жесткой преграды (в том числе и на грунте) стремится к удвоенному
пад.. В случае «сильной» падающей ударной волны давление на преграду может
достигнуть в
пад.
При определении параметров воздушной ударной волны по формулам Садовского
количество взрывчатого вещества рассчитывается в тротиловом эквиваленте. Для пересчета
тротилового эквивалента в массу заряда конкретного ВВ необходимо мощность заряда,
Qтнт/QВВ. Где: Qтнт = 4240 кДж/кг – количество тепла, выделяющееся при сгорании 1 кг
тротила; QВВ – количество тепла, выделяющееся при сгорании 1 кг исследуемого
взрывчатого вещества. Например, по действию ударной волны на преграду мощность заряда
оценили в 1 кг в тротиловом эквиваленте. Химический анализ продуктов взрыва показал, что
взорван был заряд из ТЭН. Массу заряда ТЭН можно определить следующим образом:
Характеристики ряда ВВ, определяющие особенности их взрывчатого превращения,
приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2
Взрывчатые
вещества
Плотность
ВВ, г/см3
Скорость
детонации, м/с
Количество
тепла,
ккал/кг
Тротил
1–1.59
5100–6940
1010
Гексоген
1–1.72
6050–8500
1320
ТЭН
1.77
8600
1400
ТГ 36/64
1.71
8000
Тетрил
1–1.7
5200–7800
1160
Пикриновая
кислота
1–1.66
5320–7300
1050
Октоген
1.9
9110
1420
Амматол 80/20
1.6
5200
1000
Разрушение или перемещение в пространстве объектов ударной волной, включающей в себя
кроме воздуха еще и продукты взрывчатого разложения ВВ, называется фугасным
действием взрыва. Фугасность проявляется в форме выброса грунта из воронок и выемок,
образовании полостей в скальных породах, рыхлении их и т.д. Основные разрушения
конструкций также обычно обусловлены фугасным действием взрыва. По характеру
разрушений объектов окружающей обстановки и расстоянию до них от центра взрыва с
помощью эмпирических формул можно оценить амплитуду избыточного давления ударной
волны, воздействующей на данный объект, а значит, и мощность заряда ВВ.
важными параметрами ударной волны являются
и (рис. 2.1) и удельный импульс ударной волны
is, которые определяются по формулам (2.7) и (2.8) соответственно:
(2.7)
, (2.8)
где r – расстояние от эпицентра взрыва, м;
и–
длительность, с;
с – вес заряда ВВ в тротиловом эквиваленте, кг;
– текущее значение величины избыточного давления, Па;
is –
t – текущее значение времени, с.
Результат воздействия ударной волны на различные конструкции зависит от давления на
и импульса is
и), а также прочностных
параметров конструкции. При взрывах зарядов бризантного ВВ длительность импульса
превышает
и обычно мала, поэтом
некоторое значение, эффект воздействия определяется фактически только импульсом. При
взрывах больших масс ВВ длительность воздействия велика и эффект определяется в
основном только амплитудой избыточного давлени
Для конструкций конкретного типа результаты воздействия воздушной ударной волны в
зависимости от ее параметров обычно представляют в виде диаграмм на плоскости is
(рис. 2.3), которые имеют три ярко выраженные зоны [4, 5]. Зона 1 характеризуется
(прямые is
а в зоне 2 степень разрушений
s.
Рис. 2.3. Результаты воздействия на различные конструкции воздушной взрывной волны:
1–
–
область (is= constant), когда степень разрушения определяется в основном только величиной импульса i s; 2 –
s
При криминалистическом исследовании места взрыва важной измеряемой величиной
является «безопасное расстояние» rб. Под ним понимают расстояние от эпицентра взрыва до
преграды, на котором воздушная ударная волна теряет способность создавать опасные
воздействия на данный объект. Значение безопасного расстояния определяется
функциональной зависимостью [3]:
(2.9)
Для мощных зарядов (порядка 1000 кг в тротиловом эквиваленте и более) и относительно
больших расстояний rб определяется зависимостью:
, (2.10)
где kб – обобщенный коэффициент, учитывающий условия взрыва, интенсивность
допустимых разрушений, механические свойства преграды;
С – масса взрываемого заряда ВВ в тротиловом эквиваленте, кг;
rб – безопасное расстояние, м.
Для различных объектов значения коэффициентов kб определены экспериментально и
приведены в специальных таблицах. Например, для повреждения застекления kб = 10–30, для
пролома прочных кирпичных стен kб = 1.4, для безопасного действия воздушной ударной
волны на человека kб = 5–10 и т.д.
При исследовании места взрыва по характеру разрушений каких-либо однотипных объектов
(например, застекления окон) для них можно определить величину rб. Далее по
функциональной зависимости (2.9) или (2.10) можно рассчитать вес заряда ВВ, подставив
табличные значения коэффициента kб для исследуемого вида преград. Существует простой
способ оценки величины rб на месте происшествия. Для этого измеряют расстояние от
эпицентра взрыва до ближайшего исследуемого уцелевшего объекта rмин и расстояние до
самого дальнего разрушенного аналогичного объекта rмах. Сложив эти величины и поделив
их сумму пополам, определяют искомую величину rб для взорванного заряда ВВ. Однако при
этом необходимо помнить, что наличие сложного рельефа на месте происшествия может
привести к изменению характера распространения взрывной волны по разным направлениям
(каналирование, фокусировка, экранировка и т.д.), в результате чего возможно неправильное
определение расстояния rб и, как следствие этого, ошибочные выводы по оценке мощности
взрывного устройства. Для уменьшения вероятности ошибки определения мощности ВУ,
например, из-за сложного рельефа местности, оценку мощности стараются производить по
изменению состояния различных предметов окружающей обстановки (оконное застекление,
деревья, металлические или деревянные конструкции и т.д.) за счет действия на них
взрывной волны.
Массу заряда ВВ не всегда удается рассчитать способом, основанным на измерении
безопасного расстояния rб. Например, при взрыве в помещении массу заряда ВВ можно
оценить по разрушению стен. Если все стены помещения равномерно разрушены, то в этом
случае можно определить только значение минимальной мощности заряда, необходимой для
разрушения данного помещения. Истинная величина заряда в данном случае может быть и
больше. Если стены здания имеют разную толщину, то возможное минимальное значение
величины заряда ВВ определяют по разрушению наиболее прочной стены.
Неконтактное действие взрыва в общем случае проявляется как уменьшение характера
разрушения с увеличением дальности от центра взрыва до объекта. Поэтому неконтактное
действие взрыва часто характеризуется разрушением относительно малопрочных
материалов.
Лабораторная работа 2.1
?асчет массы заряда ВВ по разрушению стен
и деревянных элементов
Цель работы: научить слушателей предварительной расчетной оценке массы заряда
взрывчатого вещества по неконтактному действию взрыва
Время выполнения работы – 2 часа (90 минут).
Обеспечение: варианты мишенной обстановки (описание объектов, находившихся в зоне
действия взрыва, план-схема места происшествия, фототаблица к протоколу осмотра места
взрыва, фрагмент из протокола осмотра места взрыва); штангенциркуль; измерительная
линейка; калькулятор.
Задание: произвести расчеты массы и габаритов заряда ВВ по неконтактному действию
взрыва:
1. при разрушении деревянных элементов;
2. по разрушению стен.
Каждый слушатель получает по 3 задания указанных расчетов. В ходе лабораторной работы
он оформляет задание, делает соответствующие рисунки и расчеты.
Ход выполнения лабораторной работы
I. Расчет массы заряда ВВ по разрушению
?еревянных элементов
1. По предоставленной план-схеме, фототаблице к протоколу осмотра места взрыва и
фрагменту из протокола осмотра места взрыва определить безопасное расстояние по
действию ударной волны для исследуемых объектов.
2. Рассчитать минимальную массу заряда ВВ в тротиловом эквиваленте по разрушению
деревянных элементов по формуле:
, (2.11)
где rб – безопасное расстояние от центра взрыва до оси деревянного элемента, м;
Д – толщина элемента, м;
К – коэффициент, зависящий от породы и состояния древесины (табл. 2.3).
Таблица 2.3
?начение коэффициента К (кг/м3)
Породы древесины
Состояние древесины
сухая
Влажная на корню
Слабые породы (осина, ива)
0,80
1,00
Породы средней крепости
(сосна, ель, тополь)
1,00
1,25
Крепкие породы (дуб, береза,
ясень, вяз)
1,60
2,00
При расчете массы ВВ по формуле (2.11) необходимо учитывать влияние земли и других
прочных, не разрушенных взрывом преград, от которых отражается ударная волна:
, (2.12)
где Сист – истинное значение массы заряда ВВ, кг;
– коэффициент, учитывающий податливость преграды (табл. 2.1).
3. Оценить мощность ВУ по нескольким независимым измерениям (С1ист, С2ист, … СNист).
4. Определить величину наиболее вероятного значения мощности ВУ Ссред и стандартного
с по формулам (2.13) и (2.14) соответственно [7]:
(2.13)
(2.14)
5. Определить массу заряда ВВ (Мвв) и габариты заряда сферической формы по формулам:
(2.15)
(2.16)
(2.17)
(2.18)
, (2.19)
вв
– плотность взрывчатого вещества, кг/м3.
6. Результаты расчетов оформить в тетради для лабораторных работ вместе с
промежуточными выкладками.
Пример расчета
Взрывом заряда ТЭН на поверхности бетонной площадки перебиты штакеты трех типов
различных деревянных заборов [6].
Из план-схемы и протокола осмотра места взрыва следует, что штакеты первого типа
перебиты на удалении до 4.1 м от центра взрыва, а до ближайших неповрежденных штакет
расстояние 3.9 м. Штакет имеет толщину 0,03 м, материал – сухая ель.
Из условия следует, что r1без = [4.1(м)+3.9(м)]/2 = 4.0 м
Расчетное значение мощности заряда ВВ, способной обеспечить указанное разрушение,
определяется в соответствии с (2.11) как:
3 .
C1
)
2
(м2)= 14,4 кг
ное значение мощности
заряда ТНТ определяется по формуле (2.12):
C1ист = 14,4 (кг) /
Масса заряда ТЭН соответственно составила:
8
тнт/Qвв
Штакеты второго типа имеют следующие параметры: толщина 0.025 м; расстояние до
ближайшего уцелевшего штакета 4.0 м; расстояние до дальнего перебитого штакета 4.4 м;
материал – сухая сосна. Проведя аналогичные действия, получим:
R2без = [4.0(м)+4.4(м)]/2 = 4.2 м
) 0,025(м). 4.22 (м2)= 13,2 кг;
3 .
C2
C2ист
Аналогично определяется C3ист и далее по формулам (2.13) – (2.19) статистические величины
Ссред, Мвв
вв и по (2.19) радиус сферического заряда ВВ.
II. Расчет массы заряда ВВ, взорванного вне помещения, по разрушению стен
1. Определить с помощью план-схемы безопасное расстояние для стен помещения,
разрушенного взрывом.
2. Рассчитать массу взорванного ВВ, находившегося на поверхности земли на
некотором удалении от разрушенного объекта, по формуле:
, (2.20)
где С – масса заряда в тротиловом эквиваленте, кг;
rб – расстояние от центра взрыва до разрушенной стены, м;
Н – толщина стены, м;
К – коэффициент, зависящий от материала стены и характера ее разрушения (табл. 2.3).
Таблица 2.3
?начение коэффициента К для некоторых строительных конструкций и характера их разрушения
Конструкции и характер их разрушения
Коэффициент К
Разрушение кирпичных стен
0,5
Разрушение бетонных стен и перекрытий
0,25
Пролом кирпичной стены
0,4
Пролом стены из ракушечника
0,6
Образование трещин, отколов в кирпичной
кладке
0,6
Образование трещин, отколов в стене из
ракушечника
0,8
3. Оценить мощность ВУ по нескольким независимым измерениям (С1, С2, … СN):
4. Определить величину наиболее вероятного значения мощности ВУ Ссред и стандартное
с по формулам (2.13) и (2.14) соответственно.
5. Определить массу заряда ВВ.
6. Результаты расчетов оформить в тетради для лабораторных работ вместе с
промежуточными выкладками.
III. Расчет массы заряда ВВ, взорванного внутри помещения, по разрушению стен
1. Используя план-схему и результаты осмотра места взрыва, рассчитать минимально
возможную мощность заряда ВВ в тротиловом эквиваленте, взорванного внутри помещения
по формуле:
, (2.21)
где С – мощность заряда ВВ в тротиловом эквиваленте, кг;
К – коэффициент, зависящий от толщины и материала стен помещения:
для кирпичных
Н – толщина стен, м;
В – внутренний объем помещения, м3.
2. Используя результаты химического анализа продуктов взрыва, определить массу заряда
ВВ и радиус заряда сферической формы.
Пример расчета
Взрывом заряда полностью разрушены стены помещения магазина. Толщина внутренних
стен – 1,5 кирпича (0,37 м); толщина внешней стены – 2 кирпича (0,5 м). Расчет
целесообразно вести по наиболее прочной стене. Объем помещения составлял 52 м3.
1. Мощность заряда ВВ в соответствии с формулой (2.21) равна:
С = 0,3.0,5.52 = 7,8 кг (ТНТ)
2. Химический анализ продуктов взрыва показал, что в качестве ВВ использовался амматол с
3
кг/м3. Количество тепла, выделяющееся при взрыве 1 кг амматола,
равно 1000 ккал/кг. Тогда, минимально возможная масса заряда Мвв составляет:
тнт/Qамон
Далее с помощью (2.16) найдем радиус заряда сферической формы: Rзар=[(3/4)(Mвв
1/3
103 кг/м3))]1/3=0.10 м
вв))]
Лабораторная работа 2.2
Оценка мощности ВУ по разрушению оконных стекол
Цель работы: изучение фугасного действия взрывной волны на объекты окружающей
обстановки; оценка мощности взрывного устройства по характеру разрушения застекления
при взрыве на открытом пространстве.
Время выполнения работы – 2 часа (90 минут).
Обеспечение: варианты мишенной обстановки (схемы и фотографии разрушений
остекления), измерительные линейки, калькулятор;
Задание: определить мощность ВУ по характеру разрушения оконного застекления и
рассчитать габариты заряда ВВ.
Ход выполнения лабораторной работы
1. По представленной план-схеме определить границы разрушения (безопасного расстояния)
rбез оконных стекол разной толщины. При этом следует помнить, что оконные проемы
должны быть примерно равной площади.
2. По монограммам Мэйстоуна, представленным на рис. 2.4 [4, 5], определить величину
избыточного давления ударной волны на расстоянии rбез.
3. По монограммам, построенным по формуле Садовского для зарядов ВВ различной
мощности и представленным на рис. 2.5, оценить мощность ВУ по нескольким независимым
измерениям (С1, С2, … СN).
4. Определить величину наиболее вероятного значения мощности ВУ Ссред и стандартное
с по формулам (2.13) и (2.14) соответственно [7]:
(2.13)
(2.14)
5. Результаты расчетов оформить на отдельном листе вместе с промежуточными
выкладками.
Как уже
)
зар мощность
ВУ (кг, тнт) можно оценить по формуле (2.3), учитывающей затухание ударной волны в
Методика определения избыточного давления ударной волны по разрушению застекления.
волны по ее действию на преграду. Достаточно чувствительным к действию ударной волны
является застекление окон и витрин. Поэтому искому
разрушению оконных стекол.
Для этого необходимо определить границу их разрушения. С этой целью измеряют
расстояние до ближайшего к эпицентру взрыва окна с уцелевшим стеклом (оно не должно
быть экранировано какими-либо преградами) и до самого дальнего с разрушенными
стеклами. Эти расстояния складываются, находится их среднее значение. Полученное
значение и принимается равным границе разрушения исследуемого застекления rб.
Сравниваемые стекла при этом должны иметь равные толщины и примерно равные размеры.
Величина избыточного давления на границе разрушения определяется по диаграммам
Мейстоуна, приведенным на рис. 2.4.
последовательных действий, обозначенных на пояснительных вставках в правых частях
рисунка [4].
1. Определить площадь поверхности оконного стекла и далее от точки 1 нижней
пояснительной диаграммы, обозначающей площадь разрушенного застекления, провести
прямую параллельно оси абсцисс до пересечения в точке 2 с одной из наклонных линий,
которая определяется отношением максимального размера стороны оконного стекла к
минимальному.
2. Следующая точка 3 соответствует пересечению с одной из линий, определяемых
толщиной стекла.
3. От точки пересечения необходимо провести линию параллельно оси абсцисс к точке 4,
i
для
каждого типа исследуемых окон.
4. Мощность ВУ можно определить с помощью формулы (2.3), поскольку теперь известна
пад на расстоянии rб от центра взрыва, или с помощью
диаграмм, построенных по формуле 2.3 и представленных на рис. 2.5.
Контрольные вопросы
1. Какие изменения претерпевает взрывная волна по мере своего распространения?
2. Каким образом формируется головная взрывная волна?
3. Как изменяется давление вблизи отражающей поверхности при падении на нее
взрывной волны?
4. Как можно определить границу разрушения однотипных предметов (безопасное
расстояние) на месте взрыва?
Рис. 2.4. Диаграммы для определения величины избыточного давления воздушной взрывной волны,
необходимого
для разрушения оконных стекол
Рис. 2.5.а. Величина избыточного давления воздушной
взрывной волны на открытом пространстве в зависимости
от расстояния R до центра взрыва
Рис. 2.5.б. Величина избыточного давления воздушной
взрывной волны на открытом пространстве в зависимости
от расстояния R до центра взрыва
5. Какие способы определения массы заряда ВВ по неконтактному действию взрыва вам
известны?
1. Перечислите условия, при которых изучаемый метод может дать большую
погрешность определения мощности ВУ.
2. Какие измерения можно считать более достоверными (при равенстве прочих
параметров), когда стандартное отклонение измеряемой величины больше или
меньше, как это можно объяснить?
3. Кратко объясните последовательность выполнения лабораторной работы.
Литература
1.
2.
3.
4.
5.
Светлов Б.Я., Яременко Н.Е. Теория и свойства промышленных взрывчатых веществ М.: Недра, 1966.
Физика взрыва. 2-е изд. / Баум Ф.А., Орленко Л.П., Станюкович К.П. и др. М.: Наука, 1975.
Эпов Б.А. Основы взрывного дела. М.: МО СССР, 1974.
Взрывные явления. Оценка и последствия / Под ред. Я.Б Зельдовича. Т. 1–2. М.: Мир, 1986.
Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий / Под ред. К.Е. Кочеткова,
В.А. Котляревского, А.В. Забегаева. Т. 1–2. М., 1996.
6.
7.
Дильдин Ю.М., Колмаков А.И., Семенов А.Ю., Шмырев А.А. Предварительная расчетная оценка
параметров взорванного заряда взрывчатого вещества по данным осмотра места происшествия:
Методические рекомендации. М, 1986.
Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок. М.: Мир, 1985.
ТЕМА 3
?АСЧЕТ МАССЫ ЗАРЯДА ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА
ПРИ ВЗРЫВЕ ВУ В КОНТАКТЕ С ПРЕГРАДАМИ
Краткие теоретические сведения
Разрушение непосредственно контактирующих
с взрывным устройством сооружений, элементов конструкций с образованием осколков
происходит в результате бризантного действия взрыва, которое еще называют дробящим.
Считается, что бризантное действие взрыва на объекты окружающей обстановки возможно
на расстояниях не более 3 радиусов заряда ВВ (в тротиловом эквиваленте). Например, если
3
заряд тротила сферической формы имеет массу 4
), то его радиус (Rзар)
составляет около 10 см. Поэтому можно считать, что в данном случае бризантное действие
распространяется на расстояние до 30 см от поверхности заряда.
Бризантное (дробящее) действие взрывной волны.
При взрывах компактных зарядов и малых расстояниях до эпицентра взрыва промежуток
времени, в течение которого поддерживается избыточное давление, незначителен (тысячные
доли секунды) и поэтому действие взрыва носит так называемый импульсный характер
(рис. 2.1). Бризантное действие обусловлено практически только воздействием фронта
ударной волны на объекты, расположенные в непосредственной близости к эпицентру
взрыва. Перепад давления на фронте ударной волны на поверхности заряда ВВ
пропорционален квадрату скорости детонации
(3.1)
Следовательно, бризантность тем выше, чем больше скорость детонации и плотность ВВ. В
качестве примера сравним бризантность таких ВВ, как тротил прессованный и гексоген
(таблица
(теор)
(экс) определено
экспериментально.
Таблица 3.1
ВВ
о,
г/см3
Рпик (экс),
кбар
D,
км/сек
Рпик(теор),
кбар
ТНТ
прессов.
0.8
4.3
36.4
36.7
ТНТ
прессов.
1.5
6.9
176.5
178
Гексоген
1.0
6.0
87
90
Гексоген
1.72
8.5
310
305
о=
(теор)ТНТ=8.3, а по экспериментально
Видно, что бризантность гексогена в
среднем в 8 раз выше, чем для ТНТ, и расчетные значения неплохо совпадают со
о
=
(теор)гексог
(эксп) гексог
(эксп)ТНТ=8.5.
значениями, полученными экспериментально. Пересчет по бризантному действию взрыва
массы заряда конкретного ВВ из тротилового эквивалента следует производить по формуле:
, (3.2)
где Mтнт
тнт и Dтнт – масса заряда в тротиловом эквиваленте, плотность и скорость
детонации тротила соответственно;
вв,
Dвв – плотность и скорость детонации исследуемого вещества.
Следует отметить, что импульсная нагрузка на объекты окружающей обстановки на
расстоянии 3 Rзар (условная граница бризантного действия ударной волны) составляет
порядка 100–300 атмосфер.
Рассмотрим процесс формирования ударной волны вблизи заряда ВВ. Пусть заряд имеет
форму параллелепипеда, близкую к кубу. В этом случае при его детонации продукты взрыва
будут в основном разлетаться по нормалям к граням заряда. Поэтому амплитуда ударной
волны вблизи заряда максимальная по направлениям, совпадающим с нормалями к граням
параллелепипеда. В результате изобара ударной волны в плоскости рисунка вблизи заряда
ВВ (рис. 3.1) будет иметь форму, напоминающую крест. При дальнейшем ее
распространении фронт постепенно выровняется и на расстоянии более 20–30 Rзар взрывная
волна приобретет сферическую форму.
Рис. 3.1. Формирование ударной волны вблизи заряда ВВ
в плоскости листа. Заряд имеет форму параллелепипеда.
(пунктиром обозначены изобары)
Изучим действие ударной волны на предметы, находящиеся вблизи (менее 2–3 Rзар) заряда
ВВ. Если компактный заряд ВВ, например, в форме параллелепипеда расположить на
металлической плите и взорвать, то образуется либо пробоина, либо вмятина, по форме
напоминающая нижнюю грань заряда (рис. 3.2). При взрыве заряда на грунте получится
воронка, контуры «подошвы» которой схожи с контурами нижней грани заряда. «Подошвой»
называют нижнюю часть воронки, уплотненную действием ударной волны.
Рис. 3.2. Действие ударной волны по преграде, расположенной
в непосредственной близости от заряда ВВ
Таким образом, за счет бризантного и фугасного действий ударной волны на месте
расположения заряда ВВ образуется воронка с «подошвой» (если взрыв осуществлен на
грунте) или пробоина (если заряд расположен, например, на бронеплите), по конфигурации
схожая с формой заряда ВВ. Эффект формирования мощной ударной волны в направлении
нормали к грани заряда используют как для обеспечения требуемой зоны поражения у
боеприпасов осколочного действия (мины МОН-50; МОН-100 и т.д.), так и при подрыве
объектов неконтактным способом, когда заряд ВВ можно расположить только на некотором
расстоянии от самого объекта. В последнем случае заряды в форме параллелепипеда
располагают так, чтобы широкая грань была направлена в сторону поражаемого объекта
(рис. 3.3).
Рис. 3.3. Расположение заряда ВВ в форме параллелепипеда
при неконтактном разрушении преграды
При взрыве сосредоточенного заряда ВВ в
неограниченной твердой среде (грунт, скала, бетон и т.д.) продукты взрыва вытесняют
окружающую среду, сжимают ее, возбуждая в ней ударную волну сжатия [1]. Зона, из
пределов которой среда полностью вытеснена, называется зоной вытеснения (рис. 3.4). За
зоной вытеснения следует область, где частицы твердой среды еще получают большие
скорости и напряжения. Эта область называется зоной раздавливания. По мере удаления от
центра взрыва и вовлечения в движение все больших масс среды давление в волне сжатия
падает, вследствие чего скорости и напряжения в среде уменьшаются, но остаются еще выше
критических, при которых нарушаются монолитность среды и сцепление ее частиц. В
движущейся и сжимаемой среде появляются растягивающие усилия, которые ведут к
образованию радиальных трещин. Зона, в пределах которой наблюдается нарушение
Взрыв заряда ВВ в неограниченной твердой среде.
монолитности среды, называется зоной дробления, а зона, охватывающая все три
рассмотренные зоны (вытеснения, раздавливания и дробления), – зоной разрушения.
Рис. 3.4. Действие ударной волны в грунте при камуфлетном взрыве
Радиус этой зоны может быть определен из выражения:
, (3.3)
где К – коэффициент сопротивления среды действию взрыва (табл. 3.2);
C и R – масса заряда в тротиловом эквиваленте (кг) и расстояние (м) соответственно.
С помощью формулы (3.3) может быть решена и обратная задача – по известным R и K
рассчитана мощность заряда C.
Волна сжатия, имея еще запас кинетической энергии, продолжит движение за пределы зоны
разрушения, но напряжения в среде станут ниже критических и монолитность среды уже не
нарушится. В среде (грунте) произойдут лишь упругие деформации, проявляющиеся в виде
колебаний, идентичных сейсмическим колебаниям. Зона, в пределах которой проявляется
сейсмический эффект, называется зоной сейсмических колебаний [1, 3]. Такие колебания
могут оказаться опасными для сооружений, находящихся в этой зоне. Например, при взрыве
20 кг тротила в грунте на глубине 3 м и на расстоянии 10 м от каменного строения могут
наблюдаться следующие эффекты: в фундаменте строения появятся глубокие трещины,
стены могут ввалиться внутрь, бетонные полы в подвале вздыбятся вверх, а трубы отопления
окажутся разорванными и деформированными.
В дальнейшем интенсивность волны сжатия падает настолько, что она переходит в звуковую
волну. При осмотре места камуфлетного взрыва (т.е. взрыва в грунте без образования
воронки выброса) важно попытаться определить размеры этих зон, что позволит экспертувзрывотехнику впоследствии скорректировать значение мощности взорванного заряда.
При взрывании зарядов в твердой среде,
граничащей с атмосферой, среда, расположенная со стороны открытой поверхности,
оказывает наименьшее сопротивление действию взрыва. Поэтому направление наименьшего
Взрыв заряда в твердой среде, граничащей с атмосферой.
расстояния от заряда до свободной поверхности называется линией наименьшего
сопротивления (л.н.с.) [1–3]. Зона вытеснения при этом постепенно вытягивается в сторону
открытой поверхности и, если радиус разрушения выходит за пределы этой поверхности,
наблюдается выброс грунта и образуется воронка выброса (рис. 3.5), которая имеет форму,
близкую к параболоиду вращения. При исследовании воронки выброса необходимо
зафиксировать максимальный и минимальный диаметры воронки, ее глубину, форму и
размеры «подошвы». Обязательно следует взять пробы грунта из эпицентра взрыва (порядка
1 кг) и на расстоянии порядка 10 диаметров воронки от эпицентра взрыва из
приповерхностного слоя, где отсутствуют следы взрыва. Пробы должны быть герметично
упакованы.
Рис. 3.5. Взрыв в грунте, граничащем с атмосферой
Лабораторная работа 3.1
?асчет массы заряда ВВ по разрушению элементов конструкций [1, 4–6]
Цель работы: научить слушателей предварительной расчетной оценке массы заряда
взрывчатого вещества при взрыве ВУ в контакте с преградами; сформировать навыки
проведения эффективного предварительного исследования эпицентра взрыва.
Время выполнения работы – 2 часа (90 минут).
Обеспечение: фрагменты мишенной обстановки, находившиеся в зоне действия взрыва
(фотографии воронок, фрагментов дерева, бетона).
Задание: произвести расчеты массы и габаритов заряда ВВ:
1. по размерным характеристикам воронки, образованной в результате взрыва;
2. по характеру разрушений элементов конструкций.
Каждый курсант получает по 4 задания указанных расчетов. В ходе лабораторной работы он
оформляет задание, делает соответствующие рисунки и расчеты.
Ход выполнения лабораторной работы
Расчет массы заряда ВВ по размерам воронки, образованной взрывом на поверхности грунта.
1. Измерить размеры воронки, определить параметры грунта.
2. Определить массу заряда в тротиловом эквиваленте по формуле:
, (3.4)
где С – масса заряда, кг;
Д – средний диаметр воронки, м;
Д = 0,5 (Дmin + Дmax),
Дmin, Дmax – соответственно минимальный и максимальный размер воронки;
К – удельный расход ВВ, зависящий от свойств материала преграды (табл. 3.2).
Следует учитывать, что для мерзлых глин, суглинков и других вязких грунтов значение
удельного расхода ВВ (К) увеличивается в 1,5 раза.
Таблица 3.2
?начение удельного расхода взрывчатого вещества К
(взрывчатое вещество - тротил)
Наименование грунтов и скальных пород
Значение К, кг/м3
Рыхлая земля
0,37–0,47
Растительный грунт
0,47–0,81
Супесок
0,80–1,10
Суглинок
0,97–1,19
Песок плотный или влажный
1,19–1,27
Глина
1,17–1,28
Сыпучий песок
1,51–1,69
Крепкие глины, мел
1,28–1,50
Крепкие песчаники и известняки
1,36–2,00
Бетон строительный
2,00–2,60
Пример расчета
Взрывом на растительном грунте была образована воронка, средний диаметр которой 86 см.
Коэффициент К = 0,47–
0,863м3= 0,67…1,16 кг.
Если заряд тротила имел форму куба, то его сторона равнялась:
см.
вв
– плотность взрывчатого вещества, для тротила = 1,6 г/см3.
Расчет массы заряда ВВ по перебитым
деревянным элементам
Минимально возможная масса заряда ВВ определяется по формулам:
для бревна С = 10.К.Д2; (3.5)
для бруса С = 10.К.Ф. (3.6)
Для перебивания бревен диаметром более 0,3 м масса заряда умножается на величину Д/0,3;
для бруса толщиной более 0,3 м – соответственно на Н/0,3.
С – масса заряда, кг;
К – коэффициент, зависящий от породы и влажности древесины;
Д – диаметр бревна, м;
Ф – площадь поперечного сечения перебитого бруса, м2;
Н – толщина бруса, м.
Таблица 3.3
?начение коэффициента К (кг/м2)
Состояние древесины
Породы древесины
сухая
влажная
на корню
Слабые породы (осина, ива)
0,80
1,00
Породы средней крепости (сосна, ель,
тополь)
1,00
1,25
Крепкие породы (дуб, береза, ясень,
вяз)
1,60
2,00
Расчет массы заряда ВВ по перебитому стальному листу толщиной до 2 см
Масса заряда ВВ по перебитому стальному листу оценивается по формуле:
, (3.7)
где Ф – расчетная площадь, вычисляемая как произведение среднего диаметра пробитого
отверстия на толщину листа, м2.
Расчет массы заряда ВВ по разрушению столбов и балок
из кирпича, камня, бетона
Минимальная масса, необходимая для разрушения конструкций, вычисляется по следующей
зависимости:
, (3.8)
где С – масса заряда ВВ, кг;
К – коэффициент, зависящий от свойств материала конструкции (табл. 3.4);
В – безразмерный коэффициент, зависящий от расположения заряда ВВ (рис. 3.6):
В = 9.0 – для наружного расположения заряда на поверхности стены;
В = 5.0 – для закладки заряда у основания стенки на грунт;
В = 5.0 – заряд в нише разрушаемого объекта заподлицо;
В = 1.7 – заряд в рукаве глубиной 1/3 толщины разрушаемой конструкции;
В = 1.5 – заряд в рукаве глубиной 1/3 толщины разрушаемой конструкции с забивкой из
песка;
Н – толщина перебитого столба или балки в месте расположения заряда.
Для удлиненного заряда, длина (L) которого больше толщины разрушаемой конструкции,
минимально необходимая масса заряда определяется по формуле:
(3.9)
Рис. 3.6. Значение безразмерного коэффициента Â в зависимости
от расположения заряда ВВ относительно разрушаемой стены
Таблица 3.4
?начение коэффициентов прочности материалов К (кг/м3)
Вид разрушенного материала
Кирпичная кладка на известковом растворе:
Значение К
слабая
0,75
прочная
1,00
Кирпичная кладка на цементном растворе
1,2
Кладка из естественного камня на цементном
растворе
1,4
Бетон:
строительный
1,5
фортификационный
1,8
Железобетон (для выбивания бетона)
5,00
Железобетон (для перебития ближайших прутьев)
20,00
Контрольные вопросы
Чем определяется бризантное действие взрыва?
Закономерности формирования ударной волны вблизи поверхности заряда ВВ.
Как распространяются ударные волны в грунте?
Каким способом можно пересчитать массу заряда ВВ, приведенную в тротиловом
эквиваленте, по бризантному действию взрыва?
5. Чем определяется погрешность определения мощности ВУ по бризантному действию
взрыва?
6. Механизм образования воронки выброса.
7. Расскажите последовательность действий при выполнении данной практической
работы.
1.
2.
3.
4.
Литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Эпов Б.А. Основы взрывного дела. М.: МО СССР, 1974.
Взрывные явления. Оценка и последствия. / Под ред. Я.Б. Зельдовича. Т. 1–2. М.: Мир, 1986.
Светлов Б.Я., Яременко Н.Е. Теория и свойства промышленных взрывчатых веществ. М.: Недра, 1966.
Дильдин Ю.М, Колмаков А.И., Семенов А.Ю., Шмырев А.А. Предварительная расчетная оценка
параметров взорванного заряда взрывчатого вещества по данным осмотра места происшествия:
Методические рекомендации. М., 1986.
Саламахин Т.М. Пособие для решения задач теории механического действия взрыва. М.: ВИА, 1976.
Дильдин Ю.М, Мартынов В.В., Семенов А.Ю., Шмырев А.А. Место взрыва как объект
криминалистического исследования. М.: ВНИИ МВД СССР, 1989.
ТЕМА 4
?СКОЛОЧНОЕ ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВНЫХ УСТРОЙСТВ
Краткие теоретические сведения
Взрывное устройство, как правило, включает в себя корпус, боевую часть (БЧ), взрыватель и
вспомогательные элементы. Приведем пример: самодельное ВУ изготовлено с
использованием корпуса пластиковой бутылки, в котором располагается осколочная боевая
часть – корпус гранаты Ф-1, снаряженный пластитом. Взрыватель состоит из
электродетонатора ЭД-8, источника тока (электробатареи), электропроводов и замыкателя в
виде упругой гибкой бронзовой полосы, реагирующей на изменение движения или
положения объекта минирования. В качестве вспомогательных элементов используются
магниты, приклеенные к корпусу пластиковой бутылки, с помощью которых все ВУ
крепилось к металлическому днищу объекта минирования.
Оболочки боевых частей взрывных устройств
обычно выполняют несколько функций – защиту ВВ от внешних неблагоприятных
воздействий, обеспечение осколочного действия взрыва, обеспечение требуемого режима
горения (в первую очередь для зарядов из метательных ВВ или пиротехнических составов),
маскировку и т.д. Наличие разрушающейся оболочки значительно повышает поражающие
способности ВУ за счет ударного действия осколков. Исследование остатков ВУ на месте
взрыва, и в первую очередь его осколков, является важной задачей и иногда позволяет
получить оперативную информацию о конструктивных особенностях взрывного устройства
еще на этапе предварительного исследования.
Способы формирования осколочных элементов.
На практике принято различать три способа формирования осколочных поражающих
элементов: естественное дробление оболочки, заданное дробление и использование готовых
поражающих элементов. При естественном дроблении используют отрезки труб, корпусы
газовых баллонов и т.п. В боевых частях ВУ направленного поражения часто применяют
пластины из металла. Для лучшей фрагментации металла используют хрупкие марки сталей
или чугун. При разрушении таких оболочек образование осколков происходит в широком
диапазоне масс и форм [1].
Боевые части с заданным дроблением применяются для образования расчетного количества
осколков заданной формы и массы. Достигается это ослаблением оболочки путем нанесения
проточек на корпусе ВУ или нанесения на нем лазерным лучом линий высокой закалки, по
которым и будет происходить его дробление, и т.п.
Осколочные оболочки с готовыми поражающими элементами применяются как в военных
боеприпасах, так и в самодельных. В первых в качестве поражающих элементов
используются металлические элементы различной формы (шарики диаметром 3–5 мм; иглы
массой 0.1–0.5 г; цилиндры диаметром 4–6 мм и такой же высоты и т.д.). В самодельных ВУ
в качестве готовых осколков используют шарики и ролики от подшипников, болты и гайки,
куски гвоздей и другие подручные элементы. Крепление готовых осколков вокруг заряда ВВ
осуществляется различными способами. В боеприпасах промышленного изготовления –
обычно засыпкой осколков в корпус боевой части вокруг заряда, впеканием в силуминовый
корпус стальных шариков и т.п. В самодельных ВУ крепление поражающих элементов
вокруг заряда часто осуществляется путем заливки компаунда или пластилина, или с
помощью липкой ленты «скотч».
Теперь рассмотрим характеристики осколков, образующихся при естественном и заданном
дроблении корпуса ВУ, в зависимости от типа взрывчатого вещества заряда.
ВУ, содержащие в качестве
основного заряда метательные взрывчатые вещества, обычно являются самодельными. В них
в качестве оболочек используют самые разнообразные предметы, например, корпусы
учебных ручных гранат, баллоны из-под сжиженного газа, корпусы огнетушителей, отрезки
водопроводных труб с заглушенными торцами и т.д. Из теории горения взрывчатых веществ
известно, что скорость горения пропорциональна давлению и температуре в зоне реакции
[2]. Для поддержания их высоких значений необходимо, чтобы выделяющееся за счет
экзотермической реакции тепло не успевало отводиться из зоны горения.
Боевые части, содержащие заряд метательного взрывчатого вещества.
Это можно реализовать двумя способами: 1) обеспечением замкнутости и ограниченности
зоны реакции; 2) обеспечением изначально более высокой, чем скорость отвода тепла из
зоны горения, скорости реакции. Для реализации второго режима горения необходимо,
чтобы скорость реакции была больше скорости звука в данном веществе, т.е. осуществлялась
детонация ВВ, что невозможно для ряда метательных взрывчатых веществ.
Для создания условий взрыва метательных ВВ с большей мощностью (т.е. создания условий
наиболее быстрого сгорания ВВ) необходимо обеспечить прочность оболочки. Поэтому в
БЧ, снаряженных метательными ВВ, используют прочные металлические корпусы.
Поскольку взрывчатое превращение метательных ВВ протекает обычно не в детонационном
режиме, то происходит слабое дробление корпусов БЧ, изготовленных из прочных, но
пластичных материалов (сталь, медь, алюминий и т.д.).
Данный эффект объясняется следующим образом. При достижении некоторого критического
давления внутри корпуса последний рвется в наиболее слабом месте, разворачивается и
давление в зоне реакции резко падает. В результате скорость горения непрореагировавшего
взрывчатого вещества в тот же момент уменьшается. Поэтому оболочка взрывного
устройства, изготовленного из пластичного металла, разрушается на небольшое количество
осколков, а внешняя подрезка (насечка) таких корпусов практически не увеличивает их
числа. При взрыве стальных оболочек, снаряженных метательным ВВ, образуются
характерные осколки в виде полос, ширина которых обычно превышает толщину в 10 и
более раз (рис. 4.1) [1].
Влияние подрезки (насечки) для зарядов на основе метательных или низкобризантных ВВ
возрастает при увеличении хрупкости оболочки. На рис. 4.2 представлены осколки корпуса
гранаты Ф-1, взорванного с помощью бездымного пороха. Видно, что образовалось
достаточно большое число относительно крупных осколков, многие из которых получились
в результате разрыва корпуса гранаты по насечкам.
Рис. 4.1. Характерные осколки самодельного ВУ, снаряженного зарядом дымного пороха. Корпус взрывного
устройства был изготовлен из отрезка водопроводной трубы
Рис. 4.2. Осколки корпуса ручной гранаты Ф-1,
снаряженного зарядом метательного ВВ
Характерными признаками применения метательных ВВ в качестве заряда взрывного
устройства являются следующие.
1. Для корпусов БЧ, изготовленных из пластичного металла: осколки крупные в виде
полос; края осколков ровные с заостренными гранями; на осколках имеются
характерные следы пластической деформации; внутренняя сторона осколков сильно
закопчена.
2. Для оболочки, изготовленной из хрупкого металла: осколки крупные неправильной
формы; при наличии насечек на корпусе или рифления дробление происходит
преимущественно по насечкам; внутренняя поверхность сильно закопчена.
При использовании в БЧ бризантных взрывчатых веществ
осколочное действие взрыва (количество осколков, их размеры, скорость разлета и т.д.)
опр
устройства, равного отношению массы ВВ к массе оболочки БЧ, а также скоростью
детонации ВВ. Поэтому наименьшей дробящей способностью обладает аммиачная селитра,
которая при наличии прочной металлической оболочки имеет скорость детонации от 1.5 км/с
до 2.5 км/с. При такой скорости реакции характер дробления металлического корпуса БЧ
близок к разрушению, как при взрыве метательных ВВ. В этом случае образуются осколки с
сильно заостренными краями, практически без следов хрупкого разрушения, а их внутренняя
поверхность относительно гладкая и может иметь цвета побежалости.
ВУ с ВВ бризантного действия.
Взрыв заряда высокобризантого ВВ в детонационном режиме протекает иначе, чем
взрывчатое горение метательных ВВ. Как уже отмечалось выше, из-за высокой скорости
детонации (от 4–5 км/с до 10 км/с) в зоне реакции создается высокая температура и давление
независимо от наличия корпуса БЧ. Это приводит к тому, что даже при нарушении
целостности оболочки скорость реакции мало изменяется. В результате за все время
протекания реакции оболочка постоянно испытывает колоссальное давление и, начав
разрушаться, продолжает это делать, пока полностью не прекратится детонация заряда ВУ.
На рис. 4.3. а, б, в, г, д показан процесс разрушения корпуса артиллерийского снаряда,
изготовленного из хрупких сплавов, при его штатном срабатывании (детонации заряда ВВ).
На рисунке видно, как распространяется детонационная волна по заряду (рис. 4.3. а, б), как
под действием огромного давления, приложенного практически мгновенно, «раздувается»
корпус снаряда, изготовленный из достаточно хрупкого металла. Этот эффект объясняется
тем, что при кратковременном действии импульса давления амплитудой более 100 тысяч
атмосфер такие характеристики металла, как хрупкость, пластичность, вязкость, становятся
совершенно иными и приближаются к характеристикам вязкой жидкости с плотностью,
равной плотности металла.
Рис. 4.3. Импульсные рентгенограммы, демонстрирующие динамику разрушения осколочного снаряда при его
штатном срабатывании:
а, б – распространение детонационной волны;
в, г, д – расширение и разрушение прочного корпуса снаряда
При разрушении стальной оболочки БЧ за счет взрыва высокобризантных взрывчатых
веществ образуются осколки, которые имеют произвольную слегка продолговатую форму с
рваными неровными краями [1, 5–7]. На внутренней поверхности наблюдается
«шероховатость» в виде каверн, микротрещин, пластических деформаций в виде мелкой
ряби, характерной для проявления действия сверхбольшого давления (более 100 тыс.
атмосфер) на поверхность металла. На них часто образуются микроскопические кратеры от
ударов микрочастичек непрореагировавшего взрывчатого вещества и наблюдаются цвета
побежалости. На рис. 4.4.а представлены осколки гранаты РГ-42, образующиеся при ее
штатном срабатывании, с характерными для бризантного действия морфологическими
признаками: рваными краями – 1; сдвиговыми пластическими деформациями – 2 (рис. 4.4.б);
цветами побежалости, вызванными как высокой температурой реакции, так и сверхбыстрой
деформацией металла; микротрещинами металла. Осколки гранаты Ф-1 после ее штатного
срабатывания представлены на рис. 4.5. По сравнению с разрушением корпуса учебной
гранаты, начиненной пороховым зарядом (рис. 4.2), образуется большое количество (порядка
1000) мелких осколков. Видно, что в этом случае дробление оболочки происходит
произвольным образом и никак не связано с рифлением корпуса.
Рис.4.4.а. Осколки ручной гранаты РГ-42 при ее штатном срабатывании
Рис.4.4.б. Следы пластической деформации на осколке
гранаты РГ-42 при ее штатном срабатывании
Рис. 4.5. Характерные осколки гранаты Ф-1
при ее штатном срабатывании
На рис. 4.6 в качестве примера показаны осколки корпуса БЧ, изготовленной из
незакаленной стали (отрезка водопроводной трубы) с толщиной стенки 3.5 мм, взорванного
прессованным тротилом. В данном случае осколки имеют сильно «рваные» края,
наблюдаются следы и хрупкого, и пластического разрушения.
Рис. 4.6. Осколки самодельного ВУ, корпус которого был
изготовлен из отрезка водопроводной трубы и снаряжен прессованным тротилом
По морфологическим признакам осколков
корпуса БЧ ВУ, изготовленного из пластичного металла, достаточно легко определить факт
их принадлежности к взрывному устройству. Осколки корпуса взрывного устройства,
изготовленного из хрупкого металла, обладают малым количеством морфологических
признаков и поэтому их отнесение к остаткам ВУ порой затруднено.
Микроструктурный анализ осколков оболочки ВУ.
Из материаловедения известно, что металлы представляют собой поликристаллические тела,
т.е. состоят из множества монокристаллов, которые называют еще зернами или
кристаллитами. В составы металлов, не являющихся сверхчистыми, всегда входят
различного рода микровключения. Например, в состав стали входит углерод (до 3%),
присадки хрома, ванадия, редкоземельные элементы (все вместе они составляют менее 1%).
При импульсном нагружении металла давлением в десятки и сотни тысяч атмосфер его
микроструктура меняется, искажается форма зерен, у сталей изменяется количество и
размеры включений различных форм углерода (аустенит, мартенсит и т.д.) [2, 4].
В работах [5, 6] показано, что степень изменения микроструктуры в поперечном срезе
металла, подверженного импульсной взрывной нагрузке, пропорциональна мощности заряда
и обратно пропорциональна расстоянию до поверхности заряда. На основании этого
предложена методика оценки мощности ВУ по степени искажения кристаллитов (зерен) и
изменению количества включений углерода в поперечном срезе исследуемого осколка. Суть
методики заключается в следующем.
Сначала делается поперечный срез исследуемого осколка, после чего поверхности спилов
шлифуются, полируются и далее обрабатываются слабым травильным раствором. Благодаря
этому кристаллиты и включения углерода (характерные для стали) проявляются и становятся
видимыми при увеличении в 200–1000 крат. В качестве примера на рис. 4.7 а, б приведена
микроструктура поперечного шлифа осколка самодельной трубчатой бомбы на расстоянии
0.5 мм и 3 мм от внутренней поверхности соответственно. Исследования проводились с
помощью металлографического микроскопа при 250-кратном увеличении.
Рис. 4.7. Включения графита (пятна неопределенной формы)
на расстоянии 0.5 мм и 3 мм от внутренней поверхности
осколка ВУ, корпус которого был изготовлен из отрезка водопроводной трубы
Видно, что структуры включений углерода в этих двух случаях принципиально разные. В
первом случае наблюдаются обширные и многочисленные включения, образовавшиеся,
очевидно, в процессе локального разогрева металла с последующей его рекристаллизацией
за счет сверхбыстрых деформаций, вызванных распространением мощной ударной волны.
Во втором – включения практически отсутствуют, что близко к состоянию невозмущенного
металла. По количеству включений и их форме вблизи внутренней и внешней поверхности
осколка можно оценить мощность БЧ ВУ. Однако использование микроструктурного
анализа для первоначальной оценки мощности ВВ (маломощное, средней мощности и
мощное) не является эффективным, так как существуют другие, более точные, способы
оценки.
Наибольший интерес представляет возможность определения самого факта приложения
импульсной взрывной нагрузки. Это особенно важно, когда на месте происшествия изымают
«подозрительные» осколки, например, от газового баллона, который мог быть разрушен
преднамеренно путем инициирования взрывного устройства, прикрепленного к баллону
снаружи. Разрушение газового баллона с помощью ВУ приведет к последующему взрыву
или горению образовавшейся газовой смеси. Для определения факта приложения взрывной
(импульсной) нагрузки и самого места приложения необходимо сравнить микроструктуры
поперечных шлифов осколков газового баллона, полученных как из осколков с
«подозрительным» дроблением, так и крупных осколков, характерных для разрушения
баллона в результате физического взрыва. Поскольку физический взрыв газового баллона
обычно происходит при давлениях, не превышающих 1000 атмосфер, то при таком
разрушении баллона какой-либо существенной перестройки микроструктуры металла не
происходит. Поэтому в случае приложения внешней импульсной нагрузки к оболочке
баллона микроструктуры поперечных шлифов «подозрительных» и крупных осколков,
характерных для физического взрыва, будут различными. Если же импульсное воздействие
отсутствовало, то структуры поперечных шлифов всех осколков будут схожи друг с другом.
?арактеристики осколочных потоков в зависимости
от коэффициента нагрузки боевой части ВУ
При взрыве заряда высокобризантного ВВ массовое
соотношение между мелкими, средними и крупными осколками определяется
о устройства. Под коэффициентом
ВВ) к
массе оболочки (mоб):
Коэффициент нагрузки боевой части ВУ.
(4.1)
ся важной характеристикой взорванного устройства, и в
некоторых случаях его знание представляет большой практический интерес для
расследования происшествия. Известно, что мощность заряда ВУ в тротиловом эквиваленте
можно оценить по фугасному действию взрывной волны на окружающие предметы (по
картине разрушения застекления, по форме и глубине воронки в грунте, по деформации или
разрушению каких-либо объектов или конструкций и т.д.). Однако определить массу боевой
части самодельного ВУ не всегда удается, так как, с одной стороны, крупные осколки могут
разлететься на большие расстояния и рассеяться на очень больших площадях, с другой –
часть оболочки преобразуется в чрезвычайно мелкие осколки, которые также трудно
собрать. Поэтому часто коэффициент нагрузки определяют не по формуле 4.1, а через
начальную скорость разлета осколков V0 и скорость детонации (D) взрывчатого вещества
заряда. Для расчета коэффициента нагрузки воспользуемся несколько преобразованными
формулами Покровского:
для боевой части с плоской поверхностью:
(4.2. а)
для боевой части с цилиндрической поверхностью:
(4.2. б)
для боевой части сферической формы:
, (4.2. в)
где D – скорость детонации ВВ, м/с;
V0 – начальная скорость разлета осколков, м/с.
одимо определить
следующие параметры исследуемого ВУ: начальную скорость разлета осколков; вид ВВ,
используемого в качестве заряда; симметрию боевой части ВУ. Вид ВВ, а значит, и скорость
детонации D определяют с помощью химического анализа микроколичеств
непрореагировавшего вещества [5], изъятых путем соскобов или смывов (ацетоном,
дистиллированной водой) с осколков оболочки или предметов, расположенных вблизи
эпицентра взрыва (см. тему № 1).
Вид симметрии боевой части ВУ можно определить по закону распределения осколочных
потоков в пространстве. Для этого на месте происшествия фиксируют направление и
плотность осколочных потоков, которые могут отобразиться в виде пробоин на преграде [7,
8]. В качестве примера можно привести: ВУ со сферической зоной поражения – ручные
осколочные гранаты Ф-1 и РГД-5 (рис. 4.8); ВУ кругового поражения – мина ПОМЗ-2М и
граната РГ-42 (боеприпасы имеют цилиндрический корпус заряда с укладкой осколков по
боковой поверхности заряда, рис. 4.9); ВУ направленного поражения имеют относительно
плоский заряд ВВ, с одной стороны которого расположены осколки, например, мина МОН50 (такие ВУ имеют ограниченные углы разлета осколков в горизонтальной и вертикальной
плоскости, рис. 4.10); взрывное устройство в форме параллелепипеда (рис. 4.11). Более
подробно законы формирования осколочных потоков будут рассмотрены в следующей теме
«Оценка поражающих свойств взрывных устройств».
Рис. 4.8. Взрывное устройство
Ф-1 со сферической зоной
поражения
Рис. 4.9. Взрывное устройство
ОЗМ-72 с круговой зоной
осколочного поражения
Рис. 4.10. Взрывное устройство МОН-50
направленного поражения
Рис. 4.11. Формирование осколочных потоков в плоскости листа
при взрыве ВУ, имеющего форму параллелепипеда:
1, 2 – зоны разлета поражающих элементов;
3 – поражающие элементы
Сопротивление воздуха приводит к тому, что осколки, метаемые с начальной скоростью V0,
постепенно ее теряют. Поэтому скорость соударения осколка с мишенью Vсоуд (м/с) всегда
меньше его начальной скорости V0. На дистанции Х от центра взрыва скорость осколка
определяется по формуле:
, (4.3)
где Cx – баллистический коэффициент, для нормальных атмосферных условий равен 1.2;
в
– плотность воздуха, кг/м3;
Sм – площадь миделева сечения, см2;
Х – расстояние до эпицентра взрыва, м;
mоск – масса осколка, г.
Из выражения 4.3 следует: чем больше площадь миделева сечения Sм и меньше масса
осколка, тем быстрее он теряет скорость. Миделево сечение – это максимальная площадь
поперечного сечения осколка, умноженная на коэффициент формы Кф. На рис. 4.12
представлены часто встречающиеся на практике формы осколков и формулы расчета их
миделева сечения. Методика расчета Sм очевидна из рисунка, а его величина измеряется в
см2.
Таким образом, зная скорость соударения осколка с преградой, можно определить
начальную скорость осколка по формуле (4.4), полученной из (4.3):
(4.4)
Скорость соударения осколка с преградой можно рассчитать по различным методикам,
учитывающим глубину внедрения осколков в различные преграды. В настоящее время
разработаны методики определения скорости соударения осколков с мишенью по глубине их
проникновения в такие материалы, как деревянный брус [7], толстостенный металл
различной твердости [8], кровельное железо и кирпичная кладка [9] и т.д. В данной работе
используется выражение для определения скорости соударения осколков с брусом из
нетвердых пород дерева.
Рис. 4.12. Определение миделевого сечения осколков
различной формы
Для этого необходимо измерить глубину проникновения осколка в преграду Lо (мм),
миделево сечение осколка Sм (см2) в момент соударения с преградой (рис. 4.12) и по формуле
4.5, полученной эмпирическим путем, определить скорость соударения.
, (4.5)
где g – ускорение свободного падения, м/с2;
Kф – безразмерный коэффициент формы, лежащий в пределах 0.8–1.3. Для шара Kф=1.0, для
параллелепипеда Kф=0.85, для осколка неопределенного вида 0.8, для осколка в виде
цилиндра 0.9–1.1 (рис. 4.12);
mоск – вес осколка, кг;
Lо – глубина проникновения осколка в преграду, мм;
Sм – миделево сечение осколка, см2.
Глубина проникновения осколков в брус из твердых пород дерева (дуб, береза, бук и т.д.) в
1.5–3 раза меньше, чем в сосновый брус.
Лабораторная работа 4.1
Морфологический анализ осколочных элементов боевой части взрывного устройства
Цель работы: отработать навыки проведения предварительного количественного и
качественного анализа осколочных элементов взрывного устройства, обнаруженных на месте
происшествия.
Время выполнения работы – 2 часа (90 минут).
Обеспечение: варианты (упаковки) осколочных элементов взорванных ВУ и боеприпасов;
весы, штангенциркули, бинокулярный стереоскопический и металлографический
микроскопы.
Задание:
1. Произвести отбор осколков по следующим группам: первичные осколки (элементы
осколочной боевой части ВУ); осколки, образование которых не связано с
бризантным действием заряда ВУ.
2. Описать морфологические признаки осколков обеих групп.
3. Разобрать первичные осколки по массе на три группы: а – масса каждого осколка
более 1 г; б – масса каждого осколка лежит в пределах от 0,5 до 1 г; в – масса каждого
осколка менее 0,5 г. Вычертить гистограммы количества первичных осколков по
весовым группам и определить для осколка средней массы из каждой весовой группы
скорость, достаточную для поражения человека.
4. Исследовать с помощью металлографического микроскопа микроструктуру
поперечных шлифов представленных осколков, определить осколки, которые были
подвержены импульсным нагрузкам.
5. Результаты исследований оформить в тетради для лабораторных работ. Выводы
проиллюстрировать.
Каждый слушатель получает 1 задание (коробка с россыпью осколков экспериментально
взорванного ВУ, набор шлифов осколков). В ходе лабораторной работы он оформляет
задание, делает соответствующие расчеты и оформляет иллюстративный материал.
Ход выполнения лабораторной работы
1. С использованием криминалистической лупы, микроскопа бинокулярного
стереоскопического исследовать морфологические признаки бризантного действия взрыва на
оболочку ВУ:
1.1. Разрыв корпуса боевой части ВУ (границы и кромки разрыва металла, направления и
характер деформаций разрыва металла и т.д.);
1.2. Следы воздействия продуктов взрыва на внутреннюю поверхность осколков (наличие
раковин, микротрещин, пластических деформаций и т.д.);
1.3. Следы высокоскоростного соударения осколков боевой части с твердыми преградами
(динамические следы на поверхности осколков, микровключения материала преграды –
бетона, кирпича, стекла, металла и пр.).
2. Провести выборку первичных осколков по их морфологическим признакам. В тетради для
лабораторных работ описать и зафиксировать морфологические признаки первичных
осколков.
3. С использованием весов сгруппировать первичные осколки по массе на три группы: а –
каждый массой более 1 г; б – массой от 0,5 до 1 г; в – массой менее 0,5 г. Для каждой группы
определить среднюю массу осколка (математическое ожидание) и его наименьшее миделево
сечение.
4. Построить гистограммы количества осколков по весовым группам. Для осколков средней
массы из каждой весовой группы определить скорость, достаточную для поражения
человека. Для этого воспользоваться условием, что величина 50 Дж/см2 является удельной
кинетической энергией осколка на нижней границе поражения человека.
, (4.6)
где Еуд – удельная кинетическая энергия, Дж/см2;
mоск – масса осколка, кг;
Vc – скорость соударения, м/с;
Sм – мидель осколка, см2.
5. Исследовать с помощью металлографического микроскопа микроструктуру шлифов
представленных осколков. По изменению микроструктуры осколков определить те из них, к
которым была приложена импульсная нагрузка. Сделанные выводы проиллюстрировать.
6. Результаты проведенных исследований оформить в тетради для лабораторных работ и
представить преподавателю для проверки.
Лабораторная работа 4.2
Определение коэффициента нагрузки боевой части взрывного устройства
Цель работы: изучение процесса образования первичных осколков при взрыве ВУ,
выработка навыков определения осколков ВУ по морфологическим признакам бризантного
действия взрыва; закрепление навыков расчета коэффициента нагрузки боевой части ВУ.
Время выполнения работы – 2 часа (90 минут).
Обеспечение: варианты осколочных элементов взорванных ВУ или фрагменты деревянных
брусков с внедрившимися осколками; план-схема места происшествия; масса заряда ВВ в
тротиловом эквиваленте; весы, штангенциркули, микроскопы МБС-10.
Задание:
Рассчитать скорость соударения каждого из исследуемых осколков с преградой и найти
начальные скорости их разлета.
Определить величину наиболее вероятного значения скорости разлета осколков.
Рассчитать коэффициент нагрузки боевой части ВУ.
Результаты расчетов оформить вместе с промежуточными выкладками в тетради для
практических работ и отчитаться преподавателю.
Ход выполнения лабораторной работы
1. Взять у преподавателя свой вариант с исходными данными, план-схему места взрыва и
исследуемые объекты.
2. Измерить глубину внедрения каждого осколка в преграду, его массу и площадь миделева
сечения в момент столкновения с мишенью.
3. С помощью исходных данных по формуле (4.5) рассчитать скорость соударения каждого
осколка с преградой и далее по формуле (4.4) определить начальную скорость их разлета.
4. Определить величину наиболее вероятного значения скорости разлета осколков V0сред и
V (м/с) по формулам (4.7) и (4.8) соответственно [10]:
(4.7)
(4.8)
5. Далее по формулам (4.2) и (4.1) рассчитать коэффициент нагрузки боевой части и
массу оболочки ВУ.
6. Результаты расчетов оформить в тетради для лабораторных работ вместе с
промежуточными выкладками.
Контрольные вопросы
1. По каким признакам осколков ВУ можно определить тип ВВ заряда (мощное, средней
или малой мощности)?
2. Как определяется скорость соударения осколков с преградой?
3. Как определяется величина коэффициента нагрузки боевой части ВУ?
4. Почему при увеличении коэффициента нагрузки боевой части увеличивается общая
масса мелких и очень мелких осколков, как это учитывается при производстве
боеприпасов с заданными характеристиками?
5. Как можно определить вид взрывчатого вещества после взрыва ВУ?
6. Какие измерения можно считать более достоверными (при равенстве прочих
параметров), когда стандартное отклонение измеряемой величины больше или
меньше, как это можно объяснить?
7. Чем определяется погрешность измерения начальной скорости разлета осколков и
коэффициента нагрузки боевой части ВУ?
Литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Дильдин Ю.М., Мартынов В.В., Семенов А.Ю., Шмырев А.А. Основы криминалистического
исследования самодельных взрывных устройств: Учебное пособие. М., 1991.
Светлов Б.Я., Яременко Н.Е. Теория и свойства промышленных взрывчатых веществ. М.: Недра, 1966.
Эпов Б.А. Основы взрывного дела. М.: МО СССР, 1974.
Физика взрыва. 2-е изд. / Баум Ф.А., Орленко Л.П., Станюкович К.П. и др. М.: Наука, 1975.
Основы инженерно-технических экспертиз: Учебное пособие / Под ред. Ю.М. Дильдина: М., 1993.
Федоренко В.А., Стальмахов А.В. Криминалистические аспекты определения факта приложения
импульсной нагрузки // Труды ХХVIII научно-технической конференции «Проектирование
боеприпасов». М.: МГТУ, 2001.
Колотушкин С.М., Шапочкин В.И., Курин Г.И., Смоляков П.П. Отчет НИР «Реконструкция
самодельных взрывных устройств по следам на объектах окружающей обстановки». Волгоград: ВЮИ
МВД РФ, 1998.
8. Ладов С.В., Головачев А.В., Родин А.Ф. Конструирование и действие. Ч. 2: Методические рекомендации
к лабораторным работам. М.: МГТУ, 1994.
9. Взрывные явления. Оценка и последствия / Под ред. Я.Б Зельдовича. Т. 1–2. М.: Мир, 1986.
10. Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок. М.: Мир, 1985.
7.
ТЕМА 5
ОЦЕНКА ПОРАЖАЮЩИХ ХАРАКТЕРИСТИК
?ЗРЫВНЫХ УСТРОЙСТВ
Краткие теоретические сведения
Как следует из
предыдущих разделов практикума, взрыв сопровождается такими явлениями, как
формирование и распространение взрывной волны, образование осколков и их разлет,
тепловое излучение, радиоизлучение, электромагнитное излучение в видимом диапазоне
длин волн (световая вспышка). Все эти явления при определенных условиях могут обладать
поражающей способностью по отношению к объектам различной природы. Например,
ударно-волновое действие взрывной волны может привести к поражению объектов, в том
числе и человека, на различных расстояниях от эпицентра взрыва. Радиоизлучение обычно
не представляет серьезной опасности для жизни и здоровья человека, однако, способно
поражать высокочувствительные входные цепи систем наведения ракет, систем
радиолокации и навигации самолетов, спутников и т.п. С точки зрения поражения человека
наибольшую опасность представляют ударно-волновое (бризантное и фугасное действия
взрыва) и осколочное действия взрыва. Степень ударно-волнового действия взрывной волны
на человека определяется различными факторами, такими как травматическая ампутация
конечностей, поражение легких и органов слуха, перенос тела с последующим тормозящим
ударом и т.д. Величина относительной вероятности поражения объекта от совместного
независимого (т.е. без накопления ущерба) воздействия N поражающих факторов
одиночного взрыва определяется по формуле [1]:
Вероятность поражения при одновременном действии различных факторов взрыва.
, (5.1)
где Gi – относительная вероятность поражения от действия i-того фактора;
N – число учитываемых факторов.
Например, результаты расчетов показали, что относительная вероятность поражения
(летального исхода) G1 за счет барического воздействия взрывной волны на легкие равна 0.4
(т.е. вероятность 40%), а относительная вероятность поражения G2 за счет переноса тела и
последующего тормозящего удара равна 0.6. Тогда относительная вероятность поражения за
счет комплексного действия взрывной волны Gволн определяется в соответствии с формулой
(5.1) следующим образом:
Таким образом, вероятность летального исхода равна 0.76х100%=76%.
В общем случае оценку вероятности поражения Gвзрыва от различных независимых действий
одиночного взрыва (ударно-волнового, осколочного, теплового и т.д.) проводят по
аналогичной (5.1) формуле:
, (5.2)
где Gк – относительная вероятность поражения за счет К-того действия взрыва;
М – число учитываемых действий взрыва.
Рассмотрим теперь методы оценки вероятности поражения человека за счет ударноволнового и осколочного действий взрывного устройства.
В теме 2 уже рассматривался процесс формирования
взрывной волны при детонации заряда ВВ. Поэтому здесь кратко определим только
основные характеристики взрывной волны. К одной из таких характеристик относится
волны, которая равна разности между
максимальным значением давления на фронте ударной волны (Руд.волны) и величиной
атмосферного давления (Ратм) (рис. 5.1):
Действие взрывной волны на человека.
(5.3)
Рис. 5.1. Структура взрывной волны
Максимальное значение избыточного давления на фронте ударной волны на открытом
пространстве (без учета переотражений взрывной волны от окружающих объектов) в точке,
отстоящей на расстоянии r от эпицентра взрыва сферического заряда, можно рассчитать по
формуле Садовского [1–3]:
, (5.4)
где с – масса ВВ в тротиловом эквиваленте;
r – расстояние до центра сферического заряда;
а1, а2, а3 – коэффициенты:
Коэффициенты
а1
а2
а3
0.84
2.7
7
1.06
4.3
14
Здесь H – высота над уровнем земли.
При падении ударной волны на преграду, расположенную перпендикулярно направлению
распространения взрывной волны, она отражается от нее и давление на сооружение
увеличивается минимум вдвое за счет сложения падающей и отраженной волн. Действующее
давление на поверхность преграды в этом случае рассчитывается по формуле [3]:
(5.5)
Не менее важными параметрами, определяющими действие на преграду взрывной волны,
являются длитель
и и удельный импульс ударной волны i,
которые определяются по формулам (5.6) и (5.7) соответственно:
(5.6)
, (5.7)
где r – расстояние от эпицентра взрыва, м;
и
– длительность, с;
с – мощность заряда ВВ в тротиловом эквиваленте, кг;
i–
дейст (t)
– текущее значение действующего на преграду давления, Па;
t – текущее значение времени, с.
Поражающее действие взрывной волны
вызвано, в первую очередь, изменением давления в окружающей среде в результате прихода
воздушной (т.е. без продуктов детонации, которые далеко отстали от ударной волны)
взрывной волны. Известно, что организм человека особо чувствителен к таким факторам, как
избыточное давление, скорость роста давления на фронте ударной волны, длительность
области высокого давления и т.д. Кроме того, на степень поражения влияют такие
характеристики человека, как его вес, возраст, величина атмосферного давления в момент
взрыва [4]. Высокой чувствительностью к поражающему действию взрывной волны
обладают органы тела, имеющие наиболее близкие к атмосферному воздуху характеристики.
Поэтому, например, ткани легких, состоящие из большого числа воздушных пузырьков,
страдают от действия взрывной волны гораздо сильнее, чем любой другой жизненно важный
орган. К характерным повреждениям легких относятся: легочные кровотечения и отек;
разрыв легких; инсульт с закупоркой воздухом сердца; потеря дыхательного запаса и т.п.
Поражение человека воздушной взрывной волной.
К другим вероятным отрицательным последствиям действия взрывной волны на организм
человека можно отнести разрыв барабанной перепонки, повреждение среднего уха, трахеи,
брюшной полости, окончаний спинного мозга. Кроме того, за счет фугасного действия
взрыва возможен перенос тела с последующим тормозящим ударом. Могут возникнуть
серьезные повреждения как в момент ускорения тела, так и во время тормозящего удара. В
качестве примера на рисунках 5.2 и 5.3 представлены вероятность поражения человека
метательным действием взрыва и вероятность разрыва барабанной перепонки человека в
зависимости от величины избыточного давления в ударной волне. Опасным для человека
считаются избыточное давление более 6.9 кПа, а травмы барабанных перепонок возможны
, превышающем 34.5 кПа.
Рис. 5.2. Вероятность поражения человека за счет
метательного действия взрыва
Рис. 5.3. Вероятность разрыва барабанной перепонки
Как уже отмечалось, поражение
жизненно важных органов человека, в том числе и органов дыхания, определяется в
дейст в приходящей волне и ее
.
Исследователями
Лоувеласского
научного
центра
[4] получены
и
зависимости вероятности летального исхода как функции безразмерного пикового
отн):
Поражение органов дыхания воздушной взрывной волной.
(5.8)
и приведенного удельного импульса
, (5.9)
где m – масса человека, кг;
is – удельный приведенный импульс, Па
с/кг1/3;
, (5.10)
где i –
Последнее упрощение (5.10) верно для взрывных волн, по форме близких к треугольным, к
которым условно можно отнести волны, образующиеся при взрывах зарядов от 0.1 кг до
1000 кг в тротиловом эквиваленте на расстояниях от эпицентра взрыва более 10 Rзар. На рис.
5.4 схематично показана реальная взрывная волна на некотором расстоянии от эпицентра
взрыва и идеализированная в соответствии с формулой (5.10). Из рисунка видно, что
значение идеализированного удельного импульса получается несколько выше по сравнению
с реальным, поскольку избыточное давление взрывной волны с течением времени
уменьшается по экспоненциальному, а не по линейному закону. На рис. 5.5 представлены
кривые вероятности выживания в зависимости от безразмерного пикового избыточного
отн и приведенного удельного импульса is – чем выше безразмерное давление и
приведенный импульс, тем больше вероятность летального исхода. Представление кривых
выживания в таких координатах обладает тем преимуществом, что они могут использоваться
для расчета воздействия взрывной волны на органы дыхания людей с различной массой тела
на различных высотах над уровнем моря.
Рис. 5.4. Структура взрывной волны:
а – реальной; б – идеализированной в соответствии с формулой 5.10
Рис. 5.5. Вероятность летального исхода человека за счет
отн
атм)
Из приведенных выше данных следует, что если известна мощность взрывного устройства,
то:
1. вероятность поражения за счет разрыва барабанных перепонок на различном
расстоянии от эпицентра взрыва можно определить по рисунку 5.3, предварительно
дейст
следует рассчитать по формуле 5.5;
2. при оценке вероятности поражения человека за счет переноса тела как единого целого
дейст и значение удельного
импульса i;
3. при оценке вероятности поражения органов дыхания требуется еще определить
значение приведенного удельного импульса is.
Под радиусом сплошного поражения
человека осколочным ВУ понимается максимальное расстояние от места взрыва, на котором
формируется такая плотность осколочного потока, когда в проекцию человека попадает хотя
бы один осколок. Зона сплошного поражения характерна для осколочных боеприпасов
направленного поражения. При этом зона ограничена горизонтальным и вертикальным
углами разлета осколков (рис. 5.6). Понятия вертикального и горизонтального угла разлета
осколков для боевых частей взрывных устройств различной формы были введены в теме 4.
Площадь человека (как проекция цели – ростовая фигура анфас) составляет Sц = 0,35 м2.
Поражение человека за счет осколочного действия взрыва.
Площадь, на которой распределяются осколки (Sпор – площадь поражения), определяется
следующим образом:
1. Для сферической боевой части:
(5.11)
2. Для цилиндрической боевой части:
,
(5.12)
Рис. 5.6. ВУ с готовыми поражающими элементами:
1 – электродетонатор; 2 – пластит; 3 – готовые поражающие элементы; а – общий вид ВУ; б – горизонтальный
угол ра
гор); в –
верт)
3. Для боевой части направленного поражения:
,
, (5.13)
R – дальность полета осколка, при которой он сохраняет удельную кинетическую энергию
(Еуд), достаточную для поражения человека Еуд= 50Дж/см2;
h – высота осколочного потока, м;
верт
гор
– вертикальный угол разлета осколков, град;
– горизонтальный угол разлета осколков, град.
Относительная вероятность поражения человека определяется по формуле [1]:
, (5.14)
где е –
Ф – показатель степени.
, (5.15)
Nо – количество убойных осколков в боевой части.
Для радиуса сплошного поражения Ф=1. В этом случае плотность осколков на всей площади
их распределения такова, что обеспечивает попадание одного осколка в участок площади,
равный 0,35 м2 (проекция человека) с вероятностью G = 63%.
Пример расчета
Определить радиус сплошного поражения (G=0,63) самодельного осколочного взрывного
устройства сферической формы с заданным дроблением корпуса БЧ. Количество осколков –
330 шт, масса одного осколка – 3 г, масса ВВ (тротил) – 90 г.
Итак, если вероятность поражения человека равна Р = 0.63, то Ф = 1, т.е.
или
(5.15.а)
Площадь поражения равна
отсюда:
Выразим из последней зависимости радиус сплошного поражения R:
отсюда:
м.
Вероятность поражения человека на убойной дальности осколка.
В отличие от предыдущей задачи
здесь необходимо определить:
1. предельную дальность полета осколка, при которой он еще сохраняет удельную
кинетическую энергию, достаточную для поражения человека (эту дальность принято
называть убойным радиусом поражения Rуб);
2. вероятность поражения человека на этой дальности.
Как следует из предыдущих лабораторных работ, начальная скорость полета осколка (м/с)
Для боевой части сферической формы:
(5.16)
Для плоского нагружения:
(5.17)
Для цилиндрической боевой части:
(5.18)
, (5.19)
где D – скорость детонации ВВ, м/с;
Mвв – масса взрывчатого вещества (ВВ), кг;
Mоб – масса осколочной оболочки, кг.
Скорость осколка на расстоянии Х от места взрыва можно рассчитать через его начальную
скорость разлета V0 [5]:
, (5.20)
где Х – дальность полета осколка до преграды, м;
Vc – скорость соударения осколка с преградой, м/с;
Kф – коэффициент формы осколка:





в
заостренный стержень Кф = 1,3;
сфера Кф = 1,0;
прямоугольник или пластина Кф = 0,85;
цилиндр Кф = 0,9 или 1,1;
компактный осколок неправильной формы Кф = 0,8;
– плотность воздуха, 1.29 кг/ м3;
Sм – площадь миделя осколка, см2;
m0 – масса осколка, г.
Скорость соударения осколка с преградой можно определить по глубине внедрения в
преграду. В настоящее время разработаны методики определения скорости соударения
осколков с мишенью по глубине их проникновения в такие материалы, как деревянный брус
[5], толстостенный металл различной твердости [7], кровельное железо и кирпичная кладка
[1, 4]. В данной работе воспользуемся разработками, полученными для определения
скорости соударения осколков с брусом из нетвердых пород дерева [5]. В соответствии с
этой методикой необходимо измерить глубину проникновения осколка в преграду L0 и по
формуле 5.21, полученной эмпирическим путем, определить скорость соударения:
, (5.21)
где g – ускорение свободного падения, м/с2;
m0 – масса осколка, кг;
Sм – площадь миделева сечения осколка, см2.
Площадь миделева сечения осколка определяется следующим образом.
Для осколка в форме шара:
– радиус осколка.
Для осколка в форме стержня:
– радиус стержня.
Для осколка с формой, близкой к прямоугольнику:
, где а, в, с – стороны осколка.
Для компактного осколка неопределенной формы:
, где S – площадь проекции осколка на поверхность мишени.
Значения коэффициентов формы Kф для основных видов осколков представлены в табл. 5.1.
Таблица 5.1
?начение коэффициентов формы Кф в зависимости
от формы и характера ориентации в полете осколков
Варианты формы осколков
заостренный
стержень
шар
параллелепипед
цилиндр
компактный
осколок
неправильной
формы
1,3
1,0
0,85
0,9…1,1
0,8
Значение
коэффициента
формы Кф
Глубина проникновения осколков в брус из твердых пород дерева (дуб, береза, бук и т.д.) в
1.5–3 раза меньше, чем в сосновый брус.
Удельная кинетическая энергия осколка определяется как:
, (5.22)
где, m0 – масса осколка, кг;
Vc – скорость соударения, м/с;
S – площадь поперечного сечения осколка, см2.
Пример расчета
Определить вероятность поражения человека на убойной дальности осколка самодельной
гранаты сферической формы с осколками заданного дробления. Масса оболочки – 0,25 кг;
масса взрывчатого вещества тротила – 0,1 кг. Количество осколков – 250 шт.; масса одного
осколка – 1 г; материал осколка – сталь, осколки сферической формы.
Сначала определим коэффициент нагрузки боевой части ВУ:
Начальную скорость осколка рассчитаем по формуле:
м/с
,
Мидель осколка Sм сферической формы равен:
Sм
2
)1, Sм = 3.14. (0.32)2 см2 = 0.32 см2
Скорость соударения осколка гранаты, когда он еще сохраняет энергию, достаточную для
поражения человека (Еуд=50 Дж/см2) [6], в соответствии с формулой (5.22) определяется как:
, (5.22. а)
м/с
Таким образом, зная начальную скорость осколка (V0= 1960 м/с) и убойную (Vc= 178 м/с),
можно определить дальность, на которой происходит торможение осколка в воздухе в
указанном интервале скоростей:
;
; ln – натуральный логарифм;
(5.23)
м
Вероятность попадания в проекцию человека осколка на такой убойной дальности (11,6 м)
определяется в соответствии с формулами (5.14) и (5.15) как:
,
;
;
.
Таким образом, вероятность попадания осколка в человека на убойной дальности менее 5%.
Лабораторная работа 5.1
?ценка вероятности поражения человека ударной волной
Цель работы: изучение действия взрывной волны на человека на открытом пространстве;
исследование изменения с течением времени таких параметров взрывной волны, как
величина избыточного давления, удельный импульс, длительность области высокого
давления.
Время выполнения работы – 2 часа (90 минут).
Обеспечение: план-схема места происшествия с фиксацией нахождения пострадавших
относительно эпицентра взрыва в момент взрыва; вид ВВ заряда и его масса.
Задание: определить вероятность поражения человека при одновременном действии
взрывной волны на органы дыхания и переносе его тела.
Ход выполнения лабораторной работы
1. Получить у преподавателя свой вариант с исходными данными и рассчитать по
формулам (5.3) и (5.8) величину безразмерного пикового избыточного давления на
заданном расстоянии от эпицентра взрыва. Для этого предварительно перевести массу
использованного в качестве заряда ВВ в тротиловый эквивалент по формуле:
Стнт=Мвв
тнт/Qвв (см. тему 2).
2. Далее по формулам (5.9) и (5.10) рассчитать значения удельного и приведенного
удельного импульсов на заданном расстоянии от эпицентра взрыва.
3. По приведенным на рис. 5.5 кривым выживания определить вероятность летального
исхода за счет поражения органов дыхания воздушной взрывной волной.
4. По приведенным на рис. 5.2 кривым определить скорость переноса тела взрывной
волной и вероятность летального исхода за счет переноса тела и тормозящего удара.
5. По формуле (5.1) определить вероятность поражения при одновременном действии
взрывной волны на органы дыхания человека и переносе его тела.
6. Выкладки повторить для всех случаев, приведенных в данном варианте.
7. Результаты расчетов оформить в тетради для лабораторных работ вместе с
промежуточными выкладками и представить преподавателю для проверки.
Лабораторная работа 5.2
?ценка поражающих свойств самодельного взрывного устройства осколочного
действия
Цель работы: отработка навыков оценки осколочного действия боеприпаса (взрывного
устройства), поступившего на исследование; закрепление приемов исследования
осколочного действия ВУ на месте происшествия.
Время выполнения работы – 2 часа (90 минут).
Обеспечение: план-схема места взрыва с отмеченными следами осколков на объектах
окружающей обстановки, количество осколков; осколки, извлеченные из преград,
расположенных на различном расстоянии от центра взрыва; данные о глубине внедрения
представленных осколков в деревянные преграды; ориентация осколков в пространстве в
момент столкновения с преградой; вид ВВ; весы, штангенциркуль.
Задание: рассчитать радиус сплошного поражения, вероятность поражения человека на
заданных расстояниях от центра взрыва, дальности и вероятности поражения человека
осколочным потоком, определить вероятность поражения человека на убойной дальности
осколка.
Возможные варианты формы боевой части ВУ: осколочная боевая часть сферической
формы, цилиндрической формы, направленного поражения.
Ход выполнения лабораторной работы
1. По разлету осколочных потоков, отмеченных на план-схеме, определить форму
боевой части ВУ, вертикальный и горизонтальный углы разлета осколков.
2. По одной из формул (5.11–5.13), соответствующей форме боевой части, рассчитать
площадь поражения на интересующем нас расстоянии и направлении. После этого
следует определить радиус сплошного поражения человека (см. пример на с. *) и
далее по формуле 5.14 рассчитать вероятность поражения человека на заданных
расстояниях от центра взрыва.
3. Определить вероятность поражения человека на убойной дальности осколка.
Для этого необходимо сначала определить скорость столкновения с преградой Vc каждого
представленного на исследование осколка, воспользовавшись данными о его глубине
проникновения в деревянный брус (5.21). Далее, используя формулу (5.20), рассчитать
начальную скорость разлета исследуемых осколков. По формулам (5.24) и (5.25) определить
среднее значение начальной скорости разлета осколков как наиболее вероятное и величину
с. Далее, определив среднюю массу и среднее
миделево сечение осколков, рассчитать значение его убойной дальности. После этого по
формулам (5.14) и (5.15) определить вероятность попадания в проекцию человека типового
осколка на убойной дальности.
(5.24)
(5.25)
Результаты проведенных исследований оформить в тетради для лабораторных работ и
представить преподавателю для проверки.
Пример расчета
На рис. 5.7.а представлена план-схема места взрыва. Осколки имеют вид металлических
пластин размером 1х1х0.1 см3, массой 1.25 г и общим количеством около 300 штук. Три
осколка извлечены из деревянных конструкций, расположенных на расстоянии 3, 4 и 5 м от
эпицентра взрыва, с глубины 100, 80 и 70 мм. В момент столкновения пластин с преградой
они имели ориентацию, соответствующую наименьшему сечению миделя. Центр взрыва
располагался на высоте 1 м над уровнем пола комнаты. Определить радиус сплошного
поражения, вероятность поражения на расстоянии 8 и 14 м, убойную дальность осколков,
вероятность поражения на убойной дальности.
1. Исходя из план-схемы можно сразу сделать вывод, что взорвано было ВУ
направленного поражения. Определим горизонтальный и вертикальный углы разлета
гор
верт. Для этого рассмотрим проекцию осколочного потока в
горизонтальной плоскости (рис. 5.7.б). Исходя из геометрических построений,
гор
гор
о
верт. Для этого рассмотрим проекцию разлета осколков в
верт/2=arctg(a/b)=
верт
2. Рассчитаем радиус сплошного поражения. Как следует из теоретической части, для
зоны сплошного поражения верно утверждение (5.15.а):
Nо.Sц = Sпор,
где Sпор
2.
.
гор
верт/2)
Тогда, приравняв эти два уравнения,
Nо.Sц
2.
гор
.
верт/2)
можно получить:
R2 = Nо.Sц
.
гор
2
верт/2)]
=
/0.62
откуда: Rспл.пор = (105/0.62)0.5=13,01 м.
На радиусе сплошного поражения вероятность поражения равна 63%.
Рис. 5.7. Определение горизонтального и вертикального
угла разлета осколков:
а – фрагмент план-схемы места взрыва; б – горизонтальный угол разлета осколков; в – вертикальный угол
разлета осколков
Рассчитаем теперь относительную вероятность поражения на расстоянии 8 и 14 м по оси
осколочного потока. Для этого вновь воспользуемся уравнениями 5.14. и 5.15.
Для расстояния 8 м:
S1пор
2.
.
гор
верт/2)=
R2
2
;
Тогда Ф1=105/39.2=2.67.
G1= 1–e-2.67 = 1 – 0.07= 0.93 или вероятность равна 93%.
Для расстояния 14 м все рассчитывается аналогичным образом и получается G1= 1–e-0.86 =
0.57 или вероятность равна 57%.
3. Определим убойный радиус поражения Rуб.
Сначала определим скорость соударения каждого осколка с преградой, воспользовавшись
2
формулой 5.21. Для осколка в форме пластины Sм
.
ф, Sм
V1соуд
3
-3 0.5
]
= 300 м/с
3
-3 0.5
]
= 255 м/с
3
-3 0.5
= 232 м/с
V2соуд
V3соуд
]
Определим теперь начальные скорости разлета осколков по формуле (5.20):
V01 = V1соуд ехр(Kф
. .
в Sм Х
/ (2. m0))=
V02
=255 ехр(0.17)= 302 м/с
V03
=232 ехр(0.22) = 288 м/с
За наиболее вероятное значение скорости разлета осколков примем среднюю начальную
скорость метания осколков V0сред.
V0сред = (334+302+288) /3= 308 м/с
Теперь определим нижнюю границу скорости осколков, обеспечивающую поражающую
способность. Для этого воспользуемся формулой (5.22.а):
Vсоуд = [2Еуд S/mоск ]0.5 =[100
-3 0/5
)]
= 90 м/с
После этого по формуле (5.23) определим убойную дальность осколков:
Х = ln(V0/ Vсоуд).(2. m0)/(Kф.
.
в Sм)=
.
4. Вероятность поражения на убойной дальности определим как вероятность поражения
на заданной дальности.
Sпор.уб
R2уб
2
уб
гор
верт/2)=
2
Фуб=105/671= 0.15
Gуб=1–e-0.15 = 1–0.86=0.13
Контрольные вопросы
1. Как изменяются параметры волны по мере ее распространения на открытом
пространстве?
2. Увеличивается или уменьшается величина удельного импульса по мере
распространения взрывной волны?
3. На какие органы человека наиболее сильное влияние оказывает воздушная взрывная
волна?
4. От чего зависит поражение органов дыхания воздушной взрывной волной?
5. Какова последовательность действий при определении вероятности поражения
органов дыхания человека заданной массы по кривым выживания, представленным на
рис. 5.5?
6. Каким способом можно оценить вероятность поражения человека за счет переноса
тела взрывной волной?
7. Как определить вероятность поражения человека за счет комплексного действия
взрывной волны?
8. Раскройте содержание понятий «радиус сплошного поражения» и «убойная дальность
осколка».
9. Методика определения вероятности поражения человека за счет осколочного
действия ВУ.
10. Формирование осколочных потоков ВУ с различной конфигурацией боевой части.
Литература
1.
2.
3.
4.
5.
1.
2.
Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий / Под ред. К.Е. Кочеткова,
В.А. Котляревского, А.В. Забегаева. Книга 2. М., 1996.
Физика взрыва. 2-е изд. / Баум Ф.А., Орленко Л.П., Станюкович К.П. и др. М.: Наука, 1975.
Эпов Б.А. Основы взрывного дела. М.: МО СССР, 1974.
Взрывные явления. Оценка и последствия / Под ред. Я.Б. Зельдовича. Т. 1–2. М.: Мир, 1986.
Колотушкин С.М., Шапочкин В.И., Курин Г.И., Смоляков П.П. Отчет НИР «Реконструкция
самодельных взрывных устройств по следам на объектах окружающей обстановки». Волгоград: ВЮИ
МВД РФ, 1998.
Стальмахов А.В., Сумарока А.М., А.Г. Егоров, Сухарев А.Г. Судебная баллистика. Саратов: СЮИ МВД
РФ, 1998.
Ладов С.В., Головачев А.В., Родин А.Ф. Конструирование и действие: Методические рекомендации к
лабораторным работам. Ч. 2. М.: МГТУ, 1994.
?ГЛАВЛЕНИЕ
ОТ АВТОРОВ
ТЕМА 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА
МЕТОДОМ ТОНКОСЛОЙНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ
?раткие теоретические сведения
Лабораторная работа № 1.1
?кспресс-анализ взрывчатых веществ, изъятых
?а месте происшествия и с остатков ВУ
Лабораторная работа № 1.2
?кспресс-анализ метательных взрывчатых веществ, изъятых на месте происшествия и с
остатков ВУ
Контрольные вопросы
Литература
ТЕМА 2
РАСЧЕТ МАССЫ ЗАРЯДА ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА
ПО НЕКОНТАКТНОМУ ДЕЙСТВИЮ ВЗРЫВА
?раткие теоретические сведения
Лабораторная работа 2.1
?асчет массы заряда ВВ по разрушению стен
? деревянных элементов
Лабораторная работа 2.2
?ценка мощности ВУ по разрушению
?конных стекол
Контрольные вопросы *
Литература
ТЕМА 3
РАСЧЕТ МАССЫ ЗАРЯДА ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА
ПРИ ВЗРЫВЕ ВУ В КОНТАКТЕ С ПРЕГРАДАМИ
?раткие теоретические сведения
Лабораторная работа 3.1
?асчет массы заряда ВВ по разрушению элементов конструкций
Контрольные вопросы
Литература
ТЕМА 4
ОСКОЛОЧНОЕ ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВНЫХ УСТРОЙСТВ
?раткие теоретические сведения
Лабораторная работа 4.1
Морфологический анализ осколочных элементов
?оевой части взрывного устройства
Лабораторная работа 4.2
Определение коэффициента нагрузки боевой части взрывного устройства
Контрольные вопросы
Литература
ТЕМА 5
ОЦЕНКА ПОРАЖАЮЩИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ВЗРЫВНЫХ УСТРОЙСТВ
?раткие теоретические сведения
Лабораторная работа 5.1
?ценка вероятности поражения человека ударной волной
Лабораторная работа 5.2
?ценка поражающих свойств самодельного
?зрывного устройства осколочного действия
Контрольные вопросы
Литература
Учебное издание
Федоренко Владимир Александрович
Колотушкин Сергей Михайлович
ОСНОВЫ ТЕХНИКО-КРИМИНАЛИСТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЗРЫВНЫХ
УСТРОЙСТВ
И СЛЕДОВ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
Практикум
Редактор Н.И. Вострикова
Корректор А.А. Ванюков
Технический редактор Н.П. Шемякина
Тем. пл. 2002. Поз. № 19.
ЛР № 020610 от 12 августа 1997 г.
Подписано в печать 26.04.02. Формат 60х90 1/16.
Бумага офсетная № 1. Гарнитура «Антиква». Печать офсетная.
Усл. печ. л. 6,25. Уч.-изд. л. 4,29. Тираж 700. Заказ
Организационно-научный и редакционно-издательский отдел
Саратовского юридического института МВД России.
410034, г. Саратов, ул. Соколовая, 339.
Отпечатано в полном соответствии с качеством предоставленных диапозитивов
ООО «Сателлит»
410005, г. Саратов, ул. Танкистов, 37.