Топографический анализ отпечатков бойка на гильзах

В данной статье рассматривается исследование деформации капсюля патрона, а также глубина следа бойка на нем по топографическим данным. Материал включает, в частности, топографический анализ капсюлей стреляных и неиспользованных боеприпасов. В ходе эксперимента выстрелы производились из револьверов в трех направлениях – горизонтально, вертикально вверх и вертикально вниз. При этом определялись степень сплющивания капсюля, глубина следа бойка и индивидуальные характеристики деформации при стрельбе в разных режимах.

Топографии были получены с помощью электронного микроскопа с использованием программного обеспечения для визуализации. Полученные результаты указывают на то, что количественный топографический анализ боеприпасов может помочь следователям-криминалистам делать более достоверные выводы из данных баллистических экспертиз, чем это возможно при сравнении изображений. Целью исследования был количественный анализ данных, которые могли бы служить доказательствами в ходе судебных разбирательств.

Хорошо зарекомендовавший себя с начала XX-го века традиционный подход к идентификации огнестрельного оружия, которое использовалось при совершении преступлений, предполагает изучение характеристик и конструктивных повреждений оружия, которое проходит по делу как улика.

Эти отметки указывают прежде всего на тип оружия, которое использовалось при совершении преступления. Обычно они исследуются с помощью оптических инструментов – стереомикроскопом в ходе предварительной проверки, при которой трехмерную модель улики сравнивается с ее увеличенным изображением, и затем – сравнительным криминалистическим микроскопом, который позволяет сопоставить найденные отметки и гомологичные признаки неповрежденного эталонного образца.

Если общие характеристики совпадают, эксперты переходят к сравнению индивидуальных – микротрещин, которые появились вследствие случайных дефектов, и неровностей на элементах оружия, которые контактируют непосредственно с боеприпасами. На их появление влияет множество факторов, в частности, износ оружия, неправильное техническое обслуживание, тип выпущенных боеприпасов и ряд других.

При сравнении индивидуальных характеристик эксперты-криминалисты ищут на вещественных доказательствах повторяющиеся следы, которые должны находиться в одном и том же месте, иметь одинаковую форму и обнаруживаться с одинаковыми параметрами изображения на эталонных образцах. Этот оптический процесс традиционно считается более качественным и позволяет эксперту по огнестрельному оружию ответить на два обычно задаваемых вопроса – какова тип (марка и модель) использованного оружия и действительно ли конкретный изучаемый пистолет использовался при совершении преступления.

Однако, это не дает дополнительной информации о характере стрельбы, в частности, не дает возможности различить умышленное и неумышленное убийство, самоубийство и случайную разрядку, и не позволяет реконструировать произошедшее событие, особенно в отсутствие свидетельств очевидцев. Топографический анализ в свою очередь позволяет экстраполировать объективные данные, чтобы в дальнейшем использовать их тщательного изучения следов оружия (классовые характеристики, уникальности), и, в определенных пределах, для реконструкции преступления.

Существует несколько топографиеских методов изучения изменений поверхности. Их можно разделить на три категории (описаны в стандарте ISO 25178):

  • линейное профилирование;
  • ареальная топография;
  • методы интеграции площадей.

В случае применения линейного профилирования и ареальной топографии профили поверхности или топографические изображения, представленные математически как z (x) или z (x, y) соответственно, могут быть получены путем зондирования высоты поверхности с высоким поперечным разрешением. Методы интеграции площадей, при которых одна мера текстуры поверхности оценивается путем зондирования всей ее площади сразу, для исследования и идентификации огнестрельного оружия не используется.

Точные топографические измерения позволяют проводить количественный анализ огнестрельного оружия, которое выступает в качестве улики. Судя по всему, в конечном счете баллистическая идентификация эволюционирует от качественного сравнения изображений к количественным топографическим измерениям.

Методы топографического анализа

Огнестрельное оружие

В ходе исследования использовались три револьвера калибра 0,357 с длиной ствола 6 дюймов (15,2 см). Бойки двух револьверов были интегрированы в курок, а у третьего –  боек и курок были раздельными (инерционный боек).

Боеприпасы

В ходе исследования применялись боеприпасы типа Fiocchi TCCP, 0,357 Magnum, лот №5904005-005, с массой пули 158 гран (gr). Были точно выдержаны основные характеристики боеприпасов – толщина, структура и твердость головки патрона, так как они оказывают значительное влияние на степень сплющивания капсюля и глубину следа бойка.

Процесс стрельбы

Выстрелы из револьверов производились в подвешенные мишени – кожаные мешки, наполненные ватой. Барабаны револьверов оставались неизменными, но их ориентация при стрельбе изменялась:

  • по вертикали вниз (пуля уходит перпендикулярно поверхности земли, приближаясь к ней);
  • по вертикали вверх (пуля уходит перпендикулярно поверхности земли, удаляясь от нее);
  • по горизонтали вверх (пуля уходит параллельно поверхности земли, сохраняя постоянную высоту).

Топографические данные

Для получения изображений капсюлей стреляных и неиспользованных боеприпасов использовался сравнительный моторизованный макроскоп для криминалистики и судебной экспертизы Leica FS C компании Leica Microsystems. Изображения были получены в режиме мультифокусной визуализации, известном как расширенная глубина резкости (EDOF). 3D-топографические данные отображались и анализировались с помощью программного обеспечения Leica Map.

Результаты топографических исследований

Топографический анализ капсюлей

Неиспользованные боеприпасы

Предварительный анализ неиспользованных боеприпасов необходим для выявления мельчайших производственных дефектов капсюля и нарушений подгонки патронных гильз в качестве ориентира для экстраполяции глубины следа бойка. Анализ боеприпасов не выявил таких нарушений. Контурный профиль необожженной поверхности капсюля (рис. 1) может использоваться в качестве эталона для определения глубины следа бойка после выстрела. Кроме того, должны быть выявлены уникальные характеристики оружия, в частности, возможные отверстия, оставленные бойком (рис. 2).

Рисунок 1. Извлеченный контурный профиль с необожженной поверхности капсюля. Синие стрелки указывают на поверхность колпачка капсюля. Красные стрелки указывают плоскость гильзы, которая будет использоваться в качестве ориентира для последующего определения глубины следа бойка.

Рисунок 2. Микрофотография казенной части ствола револьвера №1. Красные стрелки указывают на отверстие от удара бойка, уникальную характеристику этого оружия. Метка производится повторным помещением бойка в произведенное им отверстие на капсюле.

Стреляные боеприпасы

Оптические микроскопические изображения колпачков капсюлей (рис. 3) после стрельбы в трех различных положениях указывают на следы, которые представляют собой уникальную характеристику использованного огнестрельного оружия.

Рисунок 3. Изображение следа казенной части и бойка револьвера №1 на колпачке после выстрела с ориентацией а) вниз, б) горизонтально и в) вверх, полученное с помощью оптического микроскопа. Синие стрелки указывают уникальные характеристики использованного огнестрельного оружия. Красные указывают на след удара бойка, который наиболее заметен при выстреле с ориентацией вверх.

Важно отметить, что результаты этого исследования не меняют общего вывода о том, что боек револьвера оставляет уникальные следы на капсюле независимо от положения оружия при выстреле. Рисунок 4 указывает на общие признаки деформации всех образцов патронов, которые применялись в различных условиях стрельбы.

Топографический анализ указывает на то, что центральная часть следа удара бойка при стрельбе вниз (рис. 4а) шире и тоньше. Это отличает его от следов, которые появились при стрельбе в горизонтальной и вертикальной ориентациях (4б и 4в), которые имеют одинаковую ширину. Дальнейшее исследование позволит оценить корреляцию этой аномалии с выбранной позицией при стрельбе.

Рисунок 4. Изображение патронных капсюлей со следами удара бойка после выстрела с ориентацией а) вниз, б) горизонтально и в) вверх.

Топографические данные были получены для каждого образца капсюля указанным ниже (рис. 5) способом, затем они анализировались и сравнивались. В качестве ориентира использовались данные выстрелов, произведенных горизонтально.

Рис. 5: Пример топографии капсюлей патронов, которые были выпущены при стрельбе с ориентацией а) горизонтально и б) вниз. Полученные с помощью топографии данные позволяют измерить размер углубления в соответствии с методом расчета высоты шага стандарта ISO 5436-1.

Таблица 1. Самые глубокие точки профилей поверхности колпачков капсюлей, показанных на рис. 5.

Выстрел с горизонтальной ориентацией (рис. 5а)

Параметр профиля Самая глубокая точка профиля
X 2,45 мм
Z 691 мкм

Количество точек контура профиля (X) = 736

Выстрел с ориентацией вниз (рис. 5б)

Параметр профиля Самая глубокая точка профиля
X Z
2,63 мм 562 мкм

Боек может деформировать колпачок капсюля в разной степени, недостоверная оценка степени деформации препятствует правильной экстраполяции значения размера углубления. Появившиеся в результате деформации затененные области также могут мешать оптическим датчикам микроскопа создать полное топографическое изображения капсюля.

На рисунке 6 представлен пример деформации вследствие удара бойка при стрельбе из револьвера №1 в горизонтальной ориентации. Кривая профиля деформации указывает на различную глубину следа удара в пределах одной и той же области.

Рисунок 6. Пример деформации колпачка капсюля после выстрела из револьвера №1. Кривая профиля деформации указывает на то, что в пределах одной и той же области глубина следа изменяется относительно точки 0 от отрицательных (точки А и В, которым соответствуют глубина от -53,8 до -16,2 мкм) до положительных (точка С высотой 68,4 мкм) значений.

Глубина следа углубления каждого отдельного образца была получена из среднего арифметического восьми измерений. Эти данные были экстраполированы в соответствии с протоколом, который был разработан, чтобы избежать любых ошибок при сборе данных. Эта методика предполагает экстраполяцию данных двух ортогональных профилей для каждого случая стрельбы, которые были получены путем их вращения по часовой стрелке вокруг опорной точки, выделенной на всех образцах независимо от ориентации оружия во время стрельбы.

Рисунок 7 суммирует данные восьми профилей с максимальный глубиной следа бойка. Например, след от бойка на рисунке 6 демонстрирует пластическую деформацию, которая определяет изменчивость значений глубины. Важно подчеркнуть, что полосы захвата выбраны не для геометрической симметрии, а для демонстрации самой глубокой точки следа от попадания бойка.

Статистический анализ распределения Стьюдента (t-распределение) был проведен для сравнения трех наборов измерений глубины следа относительно трех огневых позиций, то есть с оружием, которое удерживалось параллельно земле (стандартный режим стрельбы), либо было ориентировано вверх или вниз.

Сравнение данных глубины следа для трех случаев демонстрирует, что значения р для всех трех возможных пар (горизонтальный выстрел против выстрела вверх, горизонтальный против вниз, и выстрел вверх против выстрела вниз) были меньше 10-5. Поскольку значения p намного меньше 0,01, этот результат указывает на то, что процент перекрытия данных для каждой пары составляет менее 1%, поэтому различия между ними значительны.

В частности, полученные результаты подтвердили наличие существенных статистических различий между тремя наборами глубин следа относительно трех режимов стрельбы.

Еще одним топографическим параметром, который рассматривался в данном исследовании, является степень сплющивания колпачка капсюля патрона.

Экспертам-криминалистам уже десятки лет известно, что давление, которое возникает в патроне после выстрела, расширяет его обе стороны и прижимает основание капсюля патрона к казенной части. Следствием этого взаимодействия является сплющивание колпачка капсюля, степень которого зависит от давления в патроне. Изучение изменения степени сплющивания капсюля представляет собой хороший метод определить давление в стволе при выстреливании разных патронов из одного и того же оружия в разных направлениях.

В частности, когда боеприпас развивает меньшее давление при стрельбе, колпачок капсюля сплющивается меньше, а след от бойка на нем более закруглен по краям и менее глубок по сравнению со стандартным давлением. В случае высокого давления в патроне при выстреле деформация колпачка значительно более выражена, а металл скапливается вокруг края следа от бойка. Чаще всего этот вывод может быть сделан во время визуального осмотра капсюля, однако точные выводы могут быть получены лишь в ходе лабораторного исследования. Стоит помнишь, что экстраполированные качественные данные, которые зависят от субъективного суждения наблюдателя, не принимаются в качестве доказательств в суде.

Новые исследования в сфере криминалистики, проведенные путем сопоставления данных, показали, что давление в патроне, выпущенном из разных типов оружия изменяется в зависимости от ориентации оружия во время стрельбы.

На рисунке 8 представлены топографии поверхностей капсюлей патронов, выстрел из которых был произведен при ориентации вниз (рис. 8а), по горизонтали (рис. 8б) и вверх (рис. 8в). Рисунок также содержит контурный профиль, извлеченный из каждой топографии вдоль указанной линии. Эти топографические данные указывают на то, что поверхность капсюля патрона, выпущенного вверх, имеет наибольшее сплющивание, а выпущенного вниз – наименьшее, демонстрируя топографическую корреляцию между давлением внутри боеприпаса и положением оружия при стрельбе.

Рисунок 8. Топографии деформации поверхностей капсюлей патронов, выстрел из которых был произведен при ориентации вниз (рис. 8а), по горизонтали (рис. 8б) и вверх (рис. 8в). Контурный профиль, извлеченный из каждой топографии, указывает на степень сплющивания колпачка капсюля.

Выводы

Проведенный в данном исследовании топографический анализ капсюлей стреляных и неиспользованных боеприпасов, выстрелы которыми производились из трех револьверов, позволяет сделать следующий вывод о следах (воронках) на капсюле патронов, оставленных бойком.

Сплющивание колпачка капсюля при выстрелах в трех направлениях – горизонтально, и вертикально вниз:

  • при выстреле вертикально вверх наблюдается максимальное сплющивание;
  • при выстреле горизонтально наблюдается большее сплющивание, чем при выстреле вертикально вниз, но меньшее, чем при выстреле вертикально вверх;
  • при выстреле вертикально вниз наблюдается минимальное сплющивание.

Степень деформации колпачка капсюля:

  • выше при выстреле вертикально вверх, по сравнению с выстрелом, произведенным горизонтально;
  • ниже при выстреле вертикально вниз, по сравнению с выстрелом, произведенным горизонтально.

Тщательный анализ сплющивания колпачка капсюля и глубины следа бойка с помощью сравнительного микроскопа Leica FS C и программного обеспечения Leica Map позволяет делать объективные, надежные выводы об этих криминологических параметрах.

Возможность проведения сложного топографического и обычного оптический анализов изображений с помощью одного прибора, сравнительного микроскопа Leica FS C, помогает снизить затраты, поскольку позволяет избежать необходимости проведения анализа образцов внешними лабораториями. При этом, анализ третьей стороной несет риск случайного изменения важных улик и их потери.

Полученные результаты указывают на то, что топографические данные боеприпасов могут помочь экспертам-криминалистам проводить более тщательные исследования баллистических улик и позволяют заменить рутинное качественное сравнение изображений глубоким количественным анализом.