Main Menu
User Menu

Chiméra zastavujícího účinku krátkých palných zbraní podruhé, část 2. – Působení střel na živou tkáň

Autor : 🕔05.11.2021 📕3.512
Rozpočet valka.cz 2022 : 104.000,- Kč Příjmy k 20.11.2022 : 132.009,- Kč
♡ Chci přispět

Působení střel na živou tkáň 

Lidské tělo představuje z hlediska ranivé balistiky značně nehomogenní cíl. Je tvořeno prostředími o různých hustotách a s odlišnými fyzikálními a biologickými charakteristikami. (...) Jednotlivé tkáně jsou zpravidla ostře ohraničeny a vykazují různou hustotu, která vychází z odlišné struktury i fyzikální podstaty tkání. Přechody mezi nimi jsou náhlé a vlastnosti cíle, významné z hlediska ranivosti, se proto mění nespojitě - skokem. Tyto skutečnosti velmi ztěžují odhad chování střely v lidském těle a tím i predikci závažnosti střelného poranění...

doc. ing. Jan KOMENDA, CSc. Ing. Ludvík JUŘÍČEK, Ph.D.
(autoři řady publikací o ranivé balistice

Oproti minulému dílu, kde jsme se spíše věnovali vyvracení častých mýtů stran zastavujícího účinku, v této části si naopak vysvětlíme jak tedy vlastně střela na zvěř nebo člověka působí.

Střela svým pronikem do těla způsobuje střelné poranění, jež je charakterizováno střelným kanálem. Střelný kanál lze potom definovat jako dutinu vzniklou průchodem střely tkáněmi. Kanál má značně proměnlivou délku i tvar, neboť zde spolupůsobí celá řada faktorů. 

Mechanismus pronikání střely do živého cíle je navíc možno posuzovat ze dvou hledisek, a to buď technického (mechanického), nebo fyziologického (lékařského).

Pohyb střel v těle

Střela po svém vniku do těla ničí tkáně a orgány ležící v dráze jejího pohybu. Prostor vzniklý jejich zničením se nazývá stálá nebo trvalá dutina. Živá tkáň, tvořená ze 70 % vodou, se vůči střele chová jako vazká kapalina. Střelu proto během jejího pohybu obtéká, přičemž se separuje od jejího povrchu. V kontaktu s tkání tak zůstává jen špička střely a většina povrchu těla střely se tkání nijak nedotýká. Urychlování tkání do stran je tím větší, čím větší rychlostí se střela pohybuje. To způsobuje rozestoupení tkání (otvor může mít průměr až několikanásobku ráže střely) a vznik tzv. dočasné nebo také kmitající dutiny. Tato dutina je označena jako kmitající, protože po svém stlačení se tkáně zase vracejí do původní polohy, avšak v důsledku své pružnosti a vzniklého přetlaku prodělají tento pohyb (tedy roztažení a opětovné stažení) několikrát (jak se však postupně spotřebovává energie, je každá další dutina ovšem menší než ta předchozí). Nakonec se však veškerá energie spotřebuje, tkáně se vrátí do původní polohy (vyjma těch zničených, původně vyplňujících stálou dutinu) a dočasná dutina zaniká.

Střela při svém pohybu v tkáních postupně ztrácí rychlost a tím i stabilitu. Na střelu působí klopný moment, jehož velikost je závislá především na polohovém úhlu střely při jejím dopadu a délce střely. Střely se většinou ke špičce zužují, proto mají těžší zadní část; jejich pohyb je pak možno vzdáleně přirovnat k pohybu auta s motorem vzadu – také jsou přetáčivé. Čím větší je poměr délky střely k její šířce (resp. čím dále je těžiště střely od její špičky) , tím větší je také její snaha se překlopit. Přitom se pohybuje v hmotě cíle v poloze napříč – i zde je v kontaktu s obtékající tkání pouze podél úzkého pásu. V této poloze je střela silně namáhána na ohyb, takže může dojít k její deformaci nebo zlomení (to je dáno především konstrukcí střely a její rychlostí).

Pravděpodobnost roztříštění střely se navíc výrazně zvyšuje při nárazu na tvrdou překážku, například na kost. Opět velmi záleží na konstrukci, rychlosti a také poloze, v níž střela do kosti narazí.

Tvar střelného kanálu se značně odlišuje podle konstrukce střely. Špičaté puškové celoplášťové střely (zpravidla velmi dlouhé a štíhlé, s délkou kolem 3-5 ráží) například zpočátku vytvářejí přímý střelný kanál, avšak jakmile klopný moment překoná stabilizační moment střely, střela se začne překlápět kolem své příčné osy, přičemž tkáním samozřejmě předává podstatně více energie. Střelný kanál se v tomto místě značně rozšiřuje a může se dost podstatně odchýlit od původního směru letu střely. V tuto chvíli je největší pravděpodobnost zlomení nebo roztříštění střely. Jestliže střela zůstane celistvá, překlopí se dnem dopředu a pokračuje v letu v této poloze. Nyní má tendenci se začít opět převracet, avšak žádná střela se už nedokáže překlopit špičkou dopředu – střela proto nyní kmitá kolem své příčné osy a vytváří druhé rozšíření střelného kanálu; to však již nikdy nedosáhne průměru prvního rozšíření. S klesající rychlostí se nakonec střela ustálí v poloze dnem dopředu a takto se pak v cíli zastaví (samozřejmě za předpokladu, že cíl neopustí předčasně pro jeho malou hloubku).


Ukázka pohybu celoplášťové špičaté puškové střely ráže 5,45 × 39 mm v tkáních. Schéma pochází ze sbírky M. Facklera. Ten k tomu uvedl, že v některých případech se střela překlopí dnem dopředu hned napoprvé a že střela ztrácí velmi rychle stabilitu, již po 7 cm pohybu v tkáních, neboť má velký poměr délky k šířce
podle Martina Facklera

Naproti tomu celoplášťové střely krátkých zbraní mají podstatně menší poměr délky a šířky (délka obvykle nepřesahuje 2,5 ráže), takže na ně působí také menší klopný moment. Pravděpodobnost překlopení pistolových a revolverových střel je proto malá; vytvářejí v zásadě přímý střelný kanál, jenž se u těch střel, které začnou kmitat kolem příčné osy, na jednom nebo více místech rozšiřuje. Avšak jejich natočení není tak velké jako u puškových střel, proto ani rozšíření střelného kanálu není tak výrazné.

Určitou zvláštnosti jsou sférické střely (historické střely zepředu nabíjených zbraní, avšak dodnes využívané např. v brokovnicích) a válcové střely (v současnosti nejčastěji používané jako revolverové terčové střelivo typu wadcutter). Oba typy střel vytvářejí zcela přímý střelný kanál, jenž se u sférických střel  do hloubky postupně zužuje, neboť  v závěrečné fázi pohybu střely již hmota cíle střelu obtéká po celém jejím povrchu, takže kanál má za střelou tendenci se opět uzavírat a jeho průměr je tedy naopak menší, než průměr střely. Válcové střely wadcutter naopak "prosekávají" svojí hranou tkáně na celou šířku čela střely, ostrá hrana střely může dokonce prorazit i ty tkáně, po kterých by ogivální střela mohla při určitém úhlu dopadu sklouznout (např. lebka), nebo naopak "odsunout" stranou (např. cévy apod.). Jejich tvar sice samozřejmě zaručuje velmi dobrý přenos energie, avšak podstatně snižuje schopnost střely pronikat do hloubky. Ačkoliv se jedná o bezplášťový typ střel, náboje osazené těmito střelami většinou nedisponují výkonem, jenž by umožnil jejich přetvarování a deformaci.

Samostatnou kategorií jsou deformační (expanzní) a fragmentační  střely, což jsou střely, jejichž konstrukce umožňuje různými způsoby zvětšit množství předané energie cíli. To se děje zvětšením příčného průřezu střely její deformací. Tato deformace je vyvolána odporem hmoty cíle, který působí extrémně vysokým tlakem na špičku střely či uvnitř její expanzní dutiny. Existují různá konstrukční řešení střel, u nichž potom právě tento tlak vyvolá přetvarování střely do zpravidla hřibovitého nebo hvězdicovitého tvaru. To střele umožní podstatně zvýšit přenos energie tkáním. Přetvarování je velmi rychlé, začíná ihned po vniku do cíle a je zcela ukončeno, jakmile střela uvnitř cíle urazí 1 – 2 centimetry. Proto tyto střely vytvářejí víceméně přímý střelný kanál o průměru přibližně 2 ráží (popř. i více), u něhož chybí počáteční úzký vstřelový úsek. Obdobně jako u sférických střel, i u deformačních střel se střelný kanál postupně zužuje.  

Fragmentační střelou se pak rozumí deformační střela, u níž během pohybu v cílové hmotě dochází k úbytku materiálu. Pokud po dokončení pohybu střela ztratí více než 10 % své původní hmotnosti, hovoříme o fragmentační střele. Tento úbytek je různý, u některých střel může dosáhnout i více než 50 % původní hmotnosti střely. To, jakým způsobem (a zda vůbec) bude střela fragmentovat, závisí na její konstrukci a také na dopadové rychlosti. Při dopadu vysokou rychlostí se střela přetvaruje a během jejího pohybu hmotou cíle může dojít k odlamování částí jejího jádra i pláště. Tyto fragmenty pak zůstanou zachyceny ve střelném kanálu. Tatáž střela se při dopadu nižší rychlostí (na větší vzdálenost) pouze přetvaruje, avšak k fragmentaci již nedojde. A nakonec, klesne-li dopadová rychlost pod určitou hodnotu, nemusí vůbec dojít ani k samotné deformaci střely.


Ukázka různého stupně přetvarování deformační střely v závislosti na různé dopadové rychlosti střely 
upload.wikimedia.org

Relativní novinkou jsou křehké střely (frangible) - jedná se o zvláštní druh střel, které se při nárazu na pevnou překážku rozpadají na množství drobných úlomků (zpravidla jsou vyrobeny technologií lisováním jemných prášků různých kovů). Jsou primárně určeny k výcviku, díky jejich prakticky nulové odrazivosti a ekologickému charakteru. Při pronikání měkkými tkáněmi se chovají stejně jako běžné celoplášťové střely, avšak při nárazu například na kost dojde k rozložení projektilu. Zvláštní podskupinu potom tvoří velmi křehké střely (ultrafrangible), které se rozkládají i při proniku měkkými tkáněmi. U těchto střel tedy nevzniká klasický střelný kanál, nýbrž jednotlivé úlomky vytváří desítky drobných kanálů, kuželovitě se rozbíhajících od osy původního letu střely. Tyto střely proto produkují velkou dočasnou dutinu a vyznačující se značným devastačním účinkem, kde dochází k potrhání velkého množství tkání, porušení nervů a cév ve značném objemu, ačkoliv maximální hloubka proniku jednotlivých úlomků zpravidla nepřesahuje 15 cm. Tento typ střel zatím není příliš rozšířený, protože na druhou stranu neumožňují postřelovat protivníka za pevnou překážkou, kterou by jinak projektil běžné konstrukce probil. Jejich vývoj však rozhodně nelze prohlásit za ukončený.

Ranivý účinek střely

Úkolem střely je dopravit potřebné množství energie do cíle a zde tuto energie efektivně využít tak, aby bylo dosaženo požadovaného účinku (porušení tkáně).

Tento účinek se nazývá ranivým účinkem střely, přičemž střela na cíl může působit různými způsoby, jež pak představují jednotlivé složky ranivého účinku.

Složky ranivého účinku 

1. Průbojný účinek – je výsledek působení střely při jejím proniku hmotou cíle (tkáněmi). Podstata ranivého účinku střely při jejím průbojném působení pak spočívá ve zničení (rozdrcení a roztrhání) tkání a orgánů ležících v dráze jejího pohybu. Prostor, jenž byl původně vyplněn hmotou těchto tkání a orgánů, a který tedy vznikl jejich zničením, se nazývá stálá dutina.

Čím tupější je přední část střely, tím větší množství tkáně střela zničí. Je to způsobeno, jak jsme si již řekli, dotykem střely s tkáněmi pouze ploškou na čele střely, u oblých střel mají tkáně tendenci střelu obtékat (Současně se ovšem u střel s plochou špičkou snižuje průbojnost střely do hloubky.). Za určitých okolností může dokonce dojít k “nabalování” tužších druhů tkáně na přední část střely.

Určitou zvláštností je pak působení střel s ostrými prosekávacími hranami, jak popisuje Fackler: "...   wadcuttery vyřezávají v cíli ostrý kruhový otvor (ve srovnání s roztřepeným, zmačkaným otvorem způsobeným střelou s oblou špičkou). Řezání je variací drtícího mechanismu a je mnohem efektivnější při narušení tkáně, než když se tkáň natahuje dočasnou kavitací (což je z velké části plýtvání energií krátké palné zbraně). Uvažte širokohrotý lovecký šíp: používal se k zabíjení všech druhů velké zvěře na této planetě – včetně slona -- a to má přibližně stejné množství kinetické energie jako .22 Short."

K posouzení ranivosti střely při jejím průbojném působení je klíčová hloubka vniku střely,  ale svoji roli hraje také celkový objem střelného kanálu, proto je důležitá i velikost příčného průřezu střely.

Zatímco ostatní tři složky ranivého účinku, jak si je popíšeme  dále, se vyskytnout mohou nebo nemusejí (to velmi záleží na energii střely a odporu prostředí), průbojný účinek se vyskytuje vždy u všech typů střel.

2. Trhavý a tříštivý účinek – je některými autory považován za vyšší formu průbojného účinku, jak byl popsán výše. Obecně lze říci, že předchozí charakteristika průbojného účinku odpovídá spíše zásahu pomalejšími, stabilními střelami, které se buď nedeformují vůbec, nebo velmi málo. Avšak při zásahu rychlými střelami (typicky více než dvojnásobek rychlosti zvuku), které se buď snadno převracejí, nebo deformují (výkonné deformační střely s tupou přední částí), se může projevit právě tříštivý účinek (při zásahu kostěné tkáně), nebo trhavý při zásahu měkkých tkání a orgánů.

Trhavý účinek způsobuje  vytržení velkého množství tkání při průchodu střely tkáněmi. Obzvláště patrné je to zejména při vylétnutí střely ze zasažených částí těla a v případě zásahu do končetiny vysoce výkonnou střelou  může dojít i k její amputaci. Výstřelová část střelného kanálu (část střelného kanálu, kde došlo k výletu střely z cíle) má obvykle trychtýřovitý tvar, přičemž průměr výstřelového otvoru může mnohonásobně převyšovat průměr střely.

Tříštivý účinek úzce souvisí se vznikem sekundárních střel. Při roztříštění kostí výkonnou střelou zpravidla dochází k rozletu sekundárních projektilů (kostěných střepin), přičemž se pohybují nejčastěji v kuželovém prostoru, jehož středová osa přibližně odpovídá původní dráze letu střely. Vzhledem k nehomogenitě prostředí to však zdaleka vždy nemusí být pravda. Jeden každý úlomek potom působí průbojným účinkem a vytváří vlastní střelný kanál. Ačkoliv jednotlivé úlomky jsou lehké, a proto rychle ztrácejí na průbojnosti, jsou ostré a mohou snadno porušit orgány, žíly či tepny, které původně ležely mimo původní dráhu letu střely. Při  zásazích vysokorychlostními střelami se dlouhé kosti tříští podélně i příčně, u plochých kostí dochází ke vzniku prasklin paprskovitě či spirálovitě se rozbíhajících kolem místa zásahu.


Ukázka trhavého účinku při zásahu deformační puškovou střelou kolene
commons.wikimedia.org

3. Dynamický účinek – střela tkáním předává svoji pohybovou energii a urychluje je do stran. Tento efekt je možno laicky přirovnat k plácnutí dlaní do vody, i když ve skutečnosti je tento přenos centrifugálního charakteru. Tím vzniká dutina vřetenovitého nebo kónického tvaru. Tato dutina se nazývá dočasná dutina, je možno narazit i na označení kmitající dutina, dočasný (temporární) střelný kanál, kavita, kaverna apod. Důvod kmitání tkání jsme si již vysvětlili výše, zbývá doplnit, že svého maxima průměr dutiny dosáhne za 2-4 ms, přičemž dutina zanikne do cca 10 ms. Při pulzování dutiny dochází jednak k vytrysknutí tkáňové drtě ze vstřelového otvoru (ve fázi stažení), jednak k nasátí vzduchu okolního prostředí (ve fázi roztažení).  Tento děj bývá nazýván dýcháním střelného kanálu.   Pulzace tkání způsobují vznik tahových a tlakových vln, které se potom šíří organismem.  Vzniklé rázové vlny (se střižnými silami na rozhraní orgánů s různou hustotou) pak mohou poškodit i ty cévy, tkáně a orgány, které neleží bezprostředně v dráze letu střely. Míra poškození se samozřejmě snižuje s rostoucí vzdáleností tkání a orgánů od osy střelného kanálu.

Velkou roli ve stupni poškození hraje pružnost tkání. Čím je elasticita vyšší, tím je tkáň odolnější vůči poškození. Dobrými absorbenty dynamického účinku jsou např. kůže, svaly, plíce a střeva. U velmi výkonných střel dokonce může dojít ke vzniku vzdálených zlomenin. MUDr. Vincent Di Maio  (bývalý vojenský lékař, patolog a specialista na střelná poranění) uvádí, že dle jeho zkušeností se zlomeniny obvykle vyskytují, když střela perforuje mezižeberní prostor a dojde k rozštěpení žeber ležících nad a pod dráhou letu střely.

Vnitřní orgány, dostatečně křehké a nepružné, aby mohly být poškozeny dynamickým účinkem střely (která navíc musí disponovat rychlostí více než 700 ms-1), jsou např. mozek, slezina, játra, ledviny. (Protože játra a svaly mají podobnou hustotu, obě tkáně absorbují stejné množství kinetické energie pronikající střely na centimetr tkáně. Sval má však oproti játrům elastickou, soudržnou strukturu; proto je jak dočasná, tak trvalá dutina v játrech větší než ve svalu. Zatímco ve svalu se tkáň vytlačená dočasnou dutinou vrátí do původní polohy, v játrech zasažených střelou s vysokou rychlostí vzniká trvalá dutina téměř o velikosti dočasné dutiny.) Při zásahu orgánů či částí těla vyplněných tekutinou (srdce, močový měchýř) pak dochází k tzv. hydrodynamickému efektu, kdy se účinek přenosu kinetické energie násobí explozivní pulsací těchto tekutin.

Obecně lze však říci, že dynamický účinek byl v minulosti značně přeceňován a obvykle nezpůsobí zásadnější škody, než samotná střela průbojným účinkem. Obzvláště to platí pro střely z pistolí a revolverů, u nichž DiMaio uvádí, že „jevy související se vznikem dočasné dutiny mají malý nebo nulový význam při poranění střelami z krátkých zbraní.“ 

(I u puškových střel se jedná o velmi vzácné jevy - dle zprávy Týmu pro sběr dat o účinnosti zbraní a munice z více než 1400 zranění puškovými střelami za války ve Vietnamu ran nebyly zaznamenány žádné případy zlomení kostí nebo roztržení hlavních cév, které nebyly přímo zasaženy pronikající střelou. Pouze ve dvou případech došlo k určitému narušení orgánu, který nebyl přímo zasažen,  ale nacházel se v okruhu několika cm od dráhy střely.)

4. Střepinový účinek – střepinovým účinkem nazýváme působení střely, jež se v průběhu proniku tkáněmi rozloží na segmenty. To může být způsobeno jak dynamickým odporem tkání (u expanzivních střel s vysokou rychlostí a energií), tak nárazem na pevnou překážku (kovové části oblečení, kosti apod.). Jednotlivé střepiny se pak pohybují tkáněmi zcela jiným směrem, než jakým původně letěla střela, jejich dráhy se však obvykle paprskovitě rozbíhají od původního směru letu střely.

Praktické zkoušky v balistické želatině prokázaly, že zatímco u výkonných puškových střel mohou střepiny proniknout až do vzdálenosti 9 cm od stálé dutiny, u krátkých palných zbraní tyto úlomky zpravidla neproniknou dále než do vzd. 1 cm. Je tedy zjevné, že zatímco u puškových střel může střepinový účinek zvýšit ranivý účinek střely perforací tepen či orgánů ležících původně mimo dráhu letu střely (ovšem pouze tehdy, dojde-li k němu v hloubce tkání, nikoliv v blízkosti povrchu cíle), u střel z krátkých zbraní je považován za nežádoucí.

5. Účinek sekundárních střel – nastává ve chvíli, kdy pronikající střela předá svoji kinetickou energii částem oblečení (různé cvočky, zipy apod.) nebo tkáním (zejména kostěným), které se pak samy začínají pohybovat uvnitř cíle, a tak se stávají sekundárními střelami. Nejúčinnější jsou samozřejmě úlomky kostí, které dokonce ve výjimečných případech mohou zasáhnout i vedle stojící osoby. Samozřejmě opět platí, že střela musí disponovat značnou rychlostí a energií.

Seriál

Podobné články

Další články autora

Autor : 🕔05.11.2021 📕3.512