способ измерения скорости проводящей пули

Формула изобретения

Способ измерения скорости проводящей пули, заключающийся в том, что на траектории пули на известном расстоянии друг от друга устанавливают два детектора в виде металлических пластин, перпендикулярных направлению движения пули с отверстиями, достаточными для ее пролета, измеряют промежуток времени между моментами пролета пули через первый и второй детекторы и определяют скорость пули путем деления расстояния между детекторами на измеренный промежуток времени, отличающийся тем, что пластины заземляют через измерительный прибор, на ствол оружия через диэлектрическую прослойку надевают металлическую трубку таким образом, чтобы она выступала за край ствола на расстояние, в несколько раз превышающее длину пули, а трубку заземляют, причем на оружие подают положительное относительно земли напряжение величиной, достаточной для возникновения в цепях пластин при пролете пули импульсов наведенного тока, превышающих по амплитуде сигнал помехи не менее чем в три раза, например, в несколько киловольт, а моменты пролета пули через пластины фиксируют по моменту перехода через нуль двухполярных импульсов тока, регистрируемых измерительным прибором.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области судебной баллистики, а именно к способам измерения скорости баллистических объектов, в частности проводящих (металлических) пуль огнестрельного оружия. Оно может быть использовано в криминалистической экспертизе для определения удельной кинетической энергии пули, характеризующей исследуемый образец оружия и исследуемую партию боеприпасов:

W_k = mv²/2S, (1)

где m - масса пули, определяемая взвешиванием;

S - площадь лобового сечения пули, определяемая путем геометрических измерений;

v - скорость пули на интересующем расстоянии от среза ствола исследуемого оружия.

Удельная кинетическая энергия позволяет судить о том, какого характера разрушения в мишени могла совершить пуля, выстреленная из исследуемого оружия с использованием исследуемых боеприпасов.

Существует способ косвенного определения скорости пули методом баллистического маятника [1, 2] , состоящий в том, что на пути пули устанавливают пулеуловитель известной массы, свободно подвешенный на длинной нити. После попадания пули в пулеуловитель он отклоняется от точки равновесия в направлении полета пули на расстояние, пропорциональное кинетической энергии пули, и далее, возвращаясь назад, начинает совершать затухающие колебательные движения. Для определения скорости пули измеряют максимальное перемещение пулеуловителя (первое колебание) в направлении полета пули и рассчитывают скорость пули, используя законы сохранения энергии и импульса, по формуле



где М - масса пулеуловителя;

m - масса пули;

А - величина горизонтального смещения пулеуловителя;

l - длина нити подвеса пулеуловителя;

g - ускорение свободного падения (9,8 м/с²).

Такой способ характеризуется наличием субъективной погрешности, связанной с необходимостью точной фиксации оператором кратковременного пикового отклонения пулеуловителя. Кроме того, в этом способе для сохранения первоначальной точности измерения необходимо взвешивать пулеуловитель перед каждым выстрелом, с тем чтобы учесть в расчетах изменение массы пулеуловителя за счет попавших в него пуль. Это увеличивает трудоемкость экспертизы.

Известен косвенный способ измерения скорости пули с помощью стробоскопа [3] , заключающийся в том, что после выстрела в затемненном помещении траекторию полета пули проецируют на фотопластинку и освещают с помощью стробоскопа короткими вспышками света с известным периодом следования между вспышками. Установив после проявления фотопластинки расстояние между соседними изображениями пули, соответствующими последовательно идущим вспышкам, определяют скорость пули по формуле

v = L/t, (3)

где L - расстояние между соседними изображениями пули;

t - период следования вспышек.

Метод характеризуется следующими недостатками.

1. Требует использования трудоемкого фотографического процесса или применения дорогостоящего цифрового фотоаппарата.

2. Требует затемнения помещения, в котором производятся испытания, что ужесточает требования к правилам безопасного проведения экспертизы.

3. Требует обеспечения синхронизации выстрела с моментами включения вспышки стробоскопа, что выполняется обычно с помощью сравнительно сложной электронной схемы.

4. На фотографии наряду с изображением пули фиксируется облако пороховых газов, маскирующее положение пули. Поэтому необходимо тщательно устанавливать два положения пули визуально, что не всегда может дать достоверный результат.

Известен также способ косвенного измерения скорости движущихся объектов путем фиксации моментов прохождения объектом известных точек, находящихся на заранее известном расстоянии. Так, например, определяется скорость автомобиля путем фиксации моментов пересечения им стартовой и финишной линий и вычисления скорости по формуле



где L - расстояние между стартовой и финишной линиями;

t_ф - момент пересечения автомобилем финишной линии;

t_c - момент пересечения автомобилем стартовой линии.

Для измерения скорости пули метод может быть реализован путем установки на пути пули перпендикулярно ее траектории двух тонких проволок на известном расстоянии друг от друга. По проволокам пропускается электрический ток. Момент пересечения пулей проволоки фиксируется при разрыве проволоки пулей по прекращении протекания тока [3].

К недостаткам метода следует отнести следующее:

1. Необходимо двукратное попадание пули в проволоку, что представляет заметные трудности при проведении экспертизы, особенно при испытаниях нестандартного оружия или боеприпасов, а также в случае низкого качества того и другого, например, в силу изношенности или неблагоприятных условий хранения. Этот недостаток можно устранить, используя многократное пересечение одной и той же проволокой области возможных траекторий пули по сравнительно широкой площади, перпендикулярной траектории, путем намотки этой проволоки с шагом менее диаметра пули на диэлектрическую рамку. Но это требует большого расхода проволоки при каждом испытании и делает процедуру измерения существенно более трудоемкой.

2. При испытании оружия, характеризующегося низкой удельной кинетической энергией пули, энергия, расходуемая пулей на разрыв проволоки, будет вносить погрешность в результаты измерения скорости, занижая ее реальное значение, соответствующее случаю, когда на пути пули нет никаких препятствий.

Предлагаемый способ косвенного измерения скорости проводящей, например, металлической пули основан на следующем.

Измерение скорости осуществляется косвенным образом как и в прототипе, т. е. путем фиксации моментов пролета пули через установленные точки пространства, расположенные на известном расстоянии друг от друга, а скорость рассчитывается по формуле (4). Фиксация моментов пролета пулей установленных точек осуществляется следующим образом.

Пуля 1 (фиг.1) заряжается от источника электрического напряжения 3 путем подключения его к металлическому стволу оружия 2. На ствол оружия 2 через диэлектрическую прослойку 6 надевается металлическая трубка 7, которая заземляется. Трубка обеспечивает при каждом выстреле одну и ту же величину электрической емкости между пулей и землей в момент отрыва пули от ствола. Эта емкость, наряду с величиной напряжения на стволе, однозначно определяет величину формируемого на пуле заряда. Если не надевать на ствол заземленную трубку, то величина заряда будет определяться емкостью между пулей в момент отрыва и ближайшими заземленными предметами и поэтому может оказаться настолько малой, что заряд на пуле не достигнет требуемого для осуществления способа уровня. Кроме того, в этом случае величина заряда будет очень сильно зависеть от расположения оружия относительно окружающих заземленных предметов.

В точках траектории, где регистрируется пролет пули, устанавливаются металлические пластины 4 с круглыми отверстиями в центре. Плоскости пластин ориентируются перпендикулярно траектории пролета пули, а отверстия центрами устанавливаются на одну линию друг с другом и с осью ствола испытываемого оружия. Диаметр отверстий выбирается таким образом, чтобы при испытаниях пуля после выстрела свободно пролетала через оба отверстия. Металлические пластины подключаются к земле через измерительный прибор 5.

В процессе пролета заряженной пули через заземленную пластину на пластине наводится заряд и через измерительный прибор протекает ток. Импульсы тока от пластин имеют форму, показанную на графике (фиг.2). В процессе приближения пули к пластине ток увеличивается, так как приближающаяся положительно заряженная пуля наводит на пластине заряд противоположного знака (отрицательный), возникновение которого и является причиной положительного тока от пластины через измерительный прибор к земле. В процессе удаления пули от пластины заряд на пластине уменьшается до нуля, что является причиной тока обратной полярности - отрицательной части импульсов тока.

График зависимости тока через измерительный прибор от времени (фиг.2) получен в следующих условиях:

- тип оружия - пневматическая винтовка;

- паспортная величина скорости пули, м/с - 100;

- диаметр пули, мм - 4,6;

- длина пули, мм - 5,6;

- напряжение источника, кВ - 4;

- расстояние от края ствола до первой пластины, мм - 1000;

- расстояние между пластинами, мм - 700;

- размеры пластины, мм - 150200;

- диаметр отверстия в пластине, мм - 65;

- расстояние от края ствола до края трубки, мм - 180;

- внутренний диаметр трубки, мм - 20;

- внешний диаметр ствола винтовки, мм - 15.

В качестве измерительного прибора использовался осциллограф с входным сопротивлением 1 МОм. Поэтому напряжению 0,1 В на графике (фиг.2) соответствует величина наведенного тока в 100 нА.

Поскольку положительная половина импульса соответствует промежутку времени, когда пуля подлетает к пластине, отрицательная - периоду времени, когда пуля, пролетев через отверстие, удаляется от пластины, то момент пролета пулей плоскости пластины соответствует переходу тока в импульсе через нуль. Измеряя промежуток времени между моментами перехода тока в импульсах от двух пластин через нуль, получают значение t = t₁-t₂. Зная расстояние между пластинами L, определяют скорость пули по формуле



Для приведенных выше условий скорость пули равна



где 0,7 - расстояние между пластинами, м;

0,0064 - интервал времени между переходами напряжения через нуль для импульсов наведенного тока, с.

Применение сравнительно высокого напряжения для заряда пули обусловлено тем, что при низких напряжениях, например менее 1 кВ, амплитуда импульсов наведенного в пластинах тока оказывается меньше, чем амплитуда сетевой помехи на входе измерительного прибора. В этих условиях установить момент перехода наведенного тока через нуль с удовлетворительной точностью не удается. Для надежной регистрации моментов пролета пули через плоскости пластин величина напряжения выбирается исходя из условия превышения амплитудой импульсов амплитуды помехи не менее чем в три раза.

Источники информации

1. Определение скорости пули на основе законов сохранения. Методич. указ. к лаб. раб. Рязань: РГРТА, 1985.

2. Милковская Л.Б. Повторим физику. М.: Высшая школа, 1977.

3. Ван Вин Ф. Стробоскопия. М.: Энергия, 1974.0