Введение к работе
Актуальность. Вторая половина XX столетия ознаменована многочисленными военными конфликтами как глобальными, так и локальными, каждый из которых имеет свои характерные особенности. Тем не менее, прослеживается достаточно четкая тенденция, - от войны к войне растет доля раненых, получивших повреждения от боеприпасов взрывного действия. Особенно ярко эта тенденция проявилась в последние десятилетия - во время ведения боевых действий в Афганистане и локальных вооруженных конфликтах на Северном Кавказе (Нечаев Э.В., 1994; Чиж И.М., 1999, Ерюхин И.А., Алисов П.Г., 1998).
Кроме того, по данным статистики мирного времени, взрывы, а также вызванные ими пожары в качестве причины катастроф техногенного характера прочно удерживают лидирующее положение (Шойгу С.К., 1999, 2000,п Быков И.Ю., 2000; Ерюхин И.А., 1999; Шаповалов В.М., 2000, Гуманенко Е.К., 199S).
Печальной составляющей жизни большинства стран мира в наше время является терроризм, характерной особенностью которого в последние годы стало массовое применение взрывчатых устройств для осуществления крупномасштабных террористических актов (Оклахома-Сити - США, Парижское метро - Франция, взрывы зданий посольств США в Кении и Танзании, взрывы жилых домов в Каспийске, Буйнакске, Москве и Волгодонске).
Взрывные устройства стали самым распространенным оружием при совершении террористических актов по всему миру. Так, в 1995 году в США зарегистрировано более 3000 случаев применения взрывных устройств. При этом число организаций и отдельных преступников, прибегающих к взрывам для достижения своих целей, постоянно растет.
Взрывные устройства стали привлекательным оружием для террористов по целому ряду причин. Прежде всего, это сочетание разрушительных последствий взрыва и низкой степени риска опознания и поимки преступника. Значительная часть других средств, таких как стрельба, похищение, захват заложников, связаны с непосредственным контактом с потерпевшим, тогда как в мо-
2 мент взрыва преступник может находиться на значительном расстоянии от
места совершения террористического акта.
Несмотря на проводимые научные исследования и эксперименты по оценке повреждающего действия взрыва, до конца не изучены механизмы воздействия поражающих факторов боеприпасов взрывного действия на организм человека.
Большая часть публикаций, посвященных изучению последствий влия-
.. ния воздушной ударной волны на человека, относится к обобщению опыта
.-. і " .
..--J-'прошлых и современных войн.. В этом случае приводимые авторами прижиз-
*T-'..V ">'.''
" ненные или постмортальные изменения носят описательный характер и весьма
редко увязываются с физическими параметрами воздушной ударной волны
(ВУВ), воздействию которой подвергся человек.
В тех случаях, когда автором предпринимаются попытки расчетным способом определить интенсивность воздействия воздушной ударной волны, необходимо с большой осторожностью относиться к подобного рода результатам. Так как, в отличие от подопытных животных, которые используются большин- ством ученых в качестве биологических моделей для оценки последствии воздействия ВУВ, у человека одним из наиболее характерных проявлений конту-зионной травмы является потеря сознания. Внезапная потеря сознания стирает из памяти сам момент контузии и, естественно, все обстоятельства получения травмы.
Поэтому только проведение экспериментальных исследований на подопытных животных может дать ответ на вопрос - какие значения величины избыточного давления во фронте воздушной ударной волны вызывают те или иные повреждения (от начальных проявлений до смертельных исходов).
В 50-70 годы, как в нашей стране, так и за рубежом активно проводились экспериментальные исследования по взрывной травме. К сожалению, практически все эти работы являются закрытыми, так как в основном касаются испытаний ядерного оружия. Кроме того, следует отметить, что физические пара-
метры ВУВ при ядерном взрыве очень значительно отличаются от характеристик ударной волны при взрыве обычных (конденсированных) взрывчатых веществ (ВВ).
Ограничение испытаний ядерного оружия во всем мире способствовало проведению поисковых исследований по совершенствованию обычного вооружения, что привело к появлению и применению спецподразделениями низкоплотных и объемно-детонирующих взрывчатых веществ. Особенности повреждающего действия которых в открытой литературе отсутствуют.
Помимо этого используемая исследователями измерительная аппаратура не позволяла обеспечить надежную и точную регистрацию повреждающих агентов ВУВ вследствие значительных погрешностей измерения.
Поэтому в 1996 г. при проведении совместной Российско-Американской конференции по взрывной травме эксперты из двух стран не смогли договориться о критических значениях параметров ВУВ, вызывающих пороговые повреждения органа слуха и легких.
Кроме того, безусловного внимания для исследователей взрывной травмы требует оценка влияния на объем и выраженность контузнонной травмы использования средств индивидуальной защиты, а также применения специальных устройств подавляющих действие взрыва (противоосколочные одеяла, локализаторы-ингибиторы взрыва).
Таким образом, одной из актуальных проблем обеспечения защиты и
"- '* '-К-**-ч'-
безопасности людей в чрезвычайных ситуациях (при воздействии воздушной
-л. "
ударной волны) является разработка специальных устройств для защиты людей от последствий взрыва на базе исследования механогенеза взрывной травмы. Все это свидетельствует о несомненной актуальности настоящего исследования.
Цель исследования. На основе исследования механизма и особенностей повреждений биологических объектов воздушной ударной волной при подрыве различных взрывчатых веществ в свободном и замкнутом пространстве разра-
; , 4
ботать оптимальную конструкцию специальных средств защиты личного состава от последствий взрыва, установить уровни избыточного давления соответствующие различным степеням тяжести травмы.
Исходя из цели исследования, были поставлены следующие задачи:
-
Исследование характера и особенностей повреждения воздушной ударной волной при подрыве конденсированных и низкоплотных взрывчатых веществ.
-
Выявление особенностей повреждений воздушной ударной волной при различном расположении объектов в замкнутом пространстве (у_ стены .или в проходящей волне).
-
Анализ эффективности бронежилетов и ингибиторов взрыва при воздействии воздушной ударной волны.
-
Определение выживаемости и физиологической активности животных, подвергнутых воздействию воздушной ударной волны.
-
Сопоставление исходов и тяжести контузионных повреждений у различных биологических объектов для прогнозирования возможной степени тяжести травмы у человека.-
Научная новизна работы. На основании экспериментальных данных дана подробная морфологическая и функциональная оценка повреждений, наносимых воздушной ударной волной в сочетании с регистрацией физических параметров ударного воздействия. Проведен большой объем экспериментальных исследований на трех различных видах подопытных животных, результаты которых, учитывая различные массовые характеристики объектов исследования, позволили разработать прогностическую оценку степени тяжести возможной контузионной травмы у человека по известным значениям величины избыточного давления во фронте воздушной ударной волны.
Проведенные экспериментальные исследования позволили определить наиболее чувствительные к воздействию воздушной ударной волны органы -это барабанные перепонки и легкие, причем между выраженностью поврежде-
5 ний (кровоизлияний) в легких и степенью тяжести травмы животных установлена корреляционная зависимость.' Сопоставление объема и выраженности контузнонных повреждений при взрыве у животных, расположенных внутри помещения в положении " лежа у стены " и " лежа в проходящей волне ", а также у животных при свободном подрыве, расположенных на равных удалениях от эпицентра взрыва, не выявило существенных отличий в тяжести полученной контузионной травмы. Все это свидетельствует о том, что ведущим компонентом, определяющим тяжесть травмы, в механизме воздействия воздушной ударной волны на биологические объекты, расположенные как в замкнутом, так и в открытом пространстве, является величина избыточного давления во фронте первичной ударной волны. Отраженные от вертикальных и горизонтальных поверхностей вторичные ударные волны не приводят к дополнительным контузионным повреждениям.
Обоснована и экспериментально подтверждена эффективность использования бронежилетов с бронепанелями из металла или керамики в качестве индивидуальной защиты личного состава от последствий взрыва.
Впервые установлена оценка изменения физической активности и эмоционального статуса экспериментальных животных после получения контузионной травмы различной степени тяжести от воздействия воздушной ударной волны, что является необходимым моментом для прогноза нарушения работоспособности (боеспособности). Ч *>>'
На основе экспериментальных данных обоснованы рекомендации по оп--\ . '
тимизации конструкции жидкостных локализаторов взрыва.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Ведущим аспектом в механизме повреждений воздушной ударной волной является воздействие первичной прямой ударной волны. Это положение справедливо для подрывов как в свободном пространстве, так и в помещении.
-
Наиболее "чувствительными" органами к воздействию воздушной ударной волны являются легкие и барабанные перепонки, пороговые величины повреждений которых целесообразно использовать в качестве границ травмобезопасности человека при взрыве.
-
Между величиной избыточного давления во фронте ударной волны и тяжестью контузионной травмы установлена корреляционная связь, позволяющая прогнозировать тяжесть повреждений по известным величинам давлений и наоборот.
-
Несомненным защитным эффектом, исходя из механогенеза воздействия воздушной ударной волны обладают только бронежилеты с бронс-панелями из металла или керамики (жесткий каркас).
-
Применение специальных изделий серии " Фонтан " позволяет минимизировать повреждающий эффект от воздействия взрыва. Причем это касается не только воздействия воздушной ударной волны (использование жидкостных локализаторов - ингибиторов взрыва приводит к снижению величины избыточного давления в 3 - 5 раз), но и предотвращает возможный разлет 85 - 90 % всех осколков.
Практическая значимость
Материалы диссертации, ее положения и выводы используются в практике раскрытия и расследования криминальных взрывов, а также при проведении научных исследований, направленных на развитие и углубление знаний с повреждающем действии воздушной ударной волны.
Полученные экспериментальные пороговые величины повреждения барабанных перепонок и легких легли в основу подготовки новой редакции ОТ! по повреждающему действию артиллерийских боеприпасов (определения предельного повреждающего, летального и безопасного уровня контузионных по вреждений при воздействии воздушной ударной волны).
7 На основании проведенных экспериментальных исследований по оценке
эффективности специальных защитных устройств - жидкостных локализаторов
взрыва сформулированы основные принципы конструирования перспективных
образцов.
Материалы проведенного экспериментального исследования использованы при подготовке учебного пособия для Санкт-Петербургского Университета МВД РФ " Взрывчатые вещества и взрывные устройства " (2000 г.). Кроме того, материалы исследования могут быть использованы при проведении судебно-медицинских экспертиз по определению объема взрывных повреждений, дистанции расположения объекта от эпицентра взрыва и массы заряда взрывчатого вещества.
Реализация результатов исследования.
В ходе выполнения диссертационной работы на основании проведенных экспериментальных исследований осуществлена оригинальная разработка и произведена оптимизация конструкции жидкостного локализатора-ингибитора взрыва, защищенная авторским свидетельством, которая реализована в производстве специальных изделии " Фонтан ".
Проведена государственная приемка специальных изделий серии " Фонтан " Межведомственной комиссией МВД России, в ходе которой оценена их высокая эффективность снижения повреждающего действия зарядов взрывчатых веществ массой до 1,2 кг и рекомендовано принять их на вооружение органов внутренних дел и внутренних войск МВД РФ (протокол № 246 от 15.04.98 г.).
Разработанные в ходе выполнения диссертационной работы устройства локализации последствий взрыва, позволяющие минимизировать ущерб от взрывов, происходящих в результате проведения террористических актов, защищены патентом Российской Федерации № RU 2125232 С1 от 20. 01.99.
Результаты экспериментального исследования (пороговые величины избыточного давления во фронте ВУВ приводящие к нарушению трудоспособно-
сти и инвалидизации пострадавших и регрессионные зависимости степени тяжести травмы от избыточного давления) вошли в проект рекомендаций по проведению экспертиз взрывной травмы.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на:
1. Юбилейной научной конференции " Анатомо - физиологические и па-
томорфологические аспекты микрохирургии и огнестрельной травмы "
(Ленинград, 1990);
2. Научно - практической конференции " Методология и методика судеб-
. но - медицинской экспертизы огнестрельных повреждений " (Ленин
град, 1991);
-
Всеармейской научной конференции " Опыт советской медицины в Афганистане " (Москва 1992);
-
Всероссийских научно - практических конференциях " Актуальные проблемы защиты и безопасности " (Санкт - Петербург, 1998, 1999, 2000);
-
Всероссийской научной конференции "Современная огнестрельная травма " (Санкт - Петербург, 1998);
6. International Soldier System Conference (Colchester, UK, 1997);
7." Personal Armour Systems Symposium (Colchester, UK, 1998);
8. International Symposium " Non-Lethal Weapons in Anti-Terrorist Opera-- tions " (Easton, Maryland, USA, 1999).
СВЯЗЬ с НИР. Результаты диссертационного исследования получены в ходе выполнения следующих НИР: "Перепонка"; "Динамика-3"; "Танин" (в/ч 33491); "Заглушка"; "Драматизм" "Модель-4" (Военно-медицинская академия) и 2-х Российско-Американских проектов " Поражаемость живой силы воздушной ударной волной " и " Экспериментальная оценка взрывной травмы ", выполненных в соответствии с Договором, достигнутым на совместной России-
ско-Америкапской конференции по роли современного вооружения в миротворческих и антитеррористических операциях, состоявшейся в октябре 1996 г.
Основной материал диссертации опубликован в 44 научных работах.
Структура и объем диссертации. Текст диссертации изложен на 280 страницах машинописи, содержит 63 рисунка, 42 таблицы и состоит из 6 глав, заключения, выводов и списка литературы, который включает 250 источников, в том числе 92 - иностранных авторов.