Топографічний‌ ‌аналіз‌ ‌відбитків‌ ‌бойка‌ ‌на‌ ‌гільзах‌ ‌

Топографічний аналіз відбитків бойка на гільзах

 У даній статті розглядається дослідження деформації капсуля патрона, а також глибина сліду бойка на ньому за топографічними даними. Матеріал включає, зокрема, топографічний аналіз капсулів стріляних і невикористаних боєприпасів. В ході експерименту постріли проводилися з револьверів у трьох напрямках – горизонтально, вертикально вгору і вертикально вниз. При цьому визначалися ступінь сплющування капсуля, глибина сліду бойка й індивідуальні характеристики деформації при стрільбі в різних режимах.

Топографії були отримані за допомогою електронного мікроскопа з використанням програмного забезпечення для візуалізації. Отримані результати вказують на те, що кількісний топографічний аналіз боєприпасів може допомогти слідчим-криміналістам робити більш правдиві висновки з даних балістичних експертиз, ніж це можливо порівнюючи зображення. Метою дослідження був кількісний аналіз даних, які могли б могли слугувати доказами в ході судових розглядів.

Традиційний підхід до ідентифікації вогнепальної зброї, яка використовувалася при скоєнні злочинів, добре зарекомендував себе з початку XX століття. Він передбачає вивчення характеристик і конструктивних пошкоджень зброї, яка проходить у справі у якості доказу.

Ці позначки вказують насамперед на тип зброї, яка використовувалася при скоєнні злочину. Зазвичай вони досліджуються за допомогою оптичного інструмента – стереомікроскопа в ході попередньої перевірки, при якій тривимірна модель доказу порівнюється з її збільшеним зображенням, і потім – порівняльного криміналістичного мікроскопа, який дозволяє зіставити знайдені позначки й гомологічні ознаки неушкодженого еталонного зразка.

Якщо загальні характеристики збігаються, експерти переходять до порівняння індивідуальних – мікротріщин, які з’явилися внаслідок випадкових дефектів, і нерівностей на елементах зброї, які контактують безпосередньо з боєприпасами. На їх появу впливає безліч факторів, зокрема, знос зброї, неправильне технічне обслуговування, тип випущених боєприпасів і ряд інших.

Порівнюючи індивідуальні характеристики експерти-криміналісти шукають на речових доказах повторювані сліди, які повинні знаходитися в одному і тому ж місці, мати однакову форму і виявлятися з однаковими параметрами зображення на еталонних зразках. Цей оптичний процес традиційно вважається якіснішим і дозволяє експерту з вогнепальної зброї відповісти на два поширені запитання – який тип (марка і модель) використаної зброї та чи дійсно конкретний досліджуваний пістолет використовувався при скоєнні злочину.

Однак, це не дає додаткової інформації про характер стрільби, зокрема, не дає можливості розрізнити умисне і ненавмисне вбивство, самогубство і випадкову розрядку, а також не дозволяє реконструювати подію, особливо за відсутності свідчень свідків. Топографічний аналіз своєю чергою дозволяє екстраполювати об’єктивні дані, щоб надалі використовувати їх для ретельного вивчення слідів зброї (класові характеристики, унікальність), і, в певних межах, для реконструкції злочину.

Існує кілька топографічних методів вивчення змін поверхні. Їх можна розділити на три категорії (описані в стандарті ISO 25178):

• лінійне профілювання;
• ареальна топографія;
• методи інтеграції площ.

У разі застосування лінійного профілювання та ареальної топографії профілі поверхні або топографічні зображення, представлені математично як z (x) або z (x, y) відповідно, можуть бути отримані шляхом зондування висоти поверхні з високою поперечною роздільною здатністю. Методи інтеграції площ, при яких одна міра текстури поверхні оцінюється шляхом зондування всієї її площі відразу, для дослідження та ідентифікації вогнепальної зброї не використовується.

Точні топографічні вимірювання дозволяють проводити кількісний аналіз вогнепальної зброї, яка виступає в якості доказу. Судячи з усього, зрештою балістична ідентифікація еволюціонує від якісного порівняння зображень до кількісних топографічних вимірювань.

Методи топографічного аналізу

Вогнепальна зброя

В ході дослідження використовувалися три револьвери калібру 0,357 з довжиною ствола 6 дюймів (15,2 см). Бойки двох револьверів були інтегровані в курок, а у третього – бойок і курок були роздільними (інерційний бойок).

Боєприпаси

В ході дослідження застосовувалися боєприпаси типу Fiocchi TCCP, 0,357 Magnum, лот №5904005-005, з масою кулі 158 гран (grs). Були точно витримані основні характеристики боєприпасів – товщина, структура і твердість головки патрона, через те, що вони роблять значний вплив на ступінь сплющування капсуля і глибину сліду бойка.

Процес стрільби

Постріли з револьверів проводилися в підвішені мішені – шкіряні мішки, наповнені ватою. Барабани револьверів залишалися незмінними, але їх орієнтація при стрільбі змінювалася:

• по вертикалі вниз (куля йде перпендикулярно поверхні землі, наближаючись до неї);
• по вертикалі вгору (куля йде перпендикулярно поверхні землі, віддаляючись від неї);
• по горизонталі вгору (куля йде паралельно поверхні землі, зберігаючи постійну висоту).

Топографічні дані

Для отримання зображень капсулів стріляних і невикористаних боєприпасів використовувався порівняльний моторизований макроскоп для криміналістики й судової експертизи Leica FS C компанії Leica Microsystems. Зображення були отримані в режимі мультифокусної візуалізації, відомому як розширена глибина різкості (EDOF). 3D-топографічні дані відбивалися та аналізувалися за допомогою програмного забезпечення Leica Map.

Результати топографічних досліджень

Топографічний аналіз капсулів

Невикористані боєприпаси

Попередній аналіз невикористаних боєприпасів необхідний для виявлення найдрібніших виробничих дефектів капсуля і порушень підгонки патронних гільз в якості орієнтира для екстраполяції глибини сліду бойка. Аналіз боєприпасів не виявив таких порушень. Контурний профіль необпаленої поверхні капсуля (мал. 1) може використовуватися як еталон для визначення глибини сліду бойка після пострілу. Крім того, повинні бути виявлені унікальні характеристики зброї, зокрема, можливі отвори, залишені бойком (мал. 2).

Малюнок 1. Витягнутий контурний профіль з необпаленої поверхні капсуля. Сині стрілки вказують на поверхню ковпачка капсуля. Червоні стрілки вказують площину гільзи, яка буде використовуватися в якості орієнтира для подальшого визначення глибини сліду бойка.

Малюнок 2. Мікрофотографія казенної частини ствола револьвера №1. Червоні стрілки вказують на отвір від удару бойка, унікальну характеристику цієї зброї. Мітка проводиться повторним поміщенням бойка в вироблений ним отвір на капсулі.

Стріляні боєприпаси

Оптичні мікроскопічні зображення ковпачків капсулів (мал. 3) після стрільби в трьох різних положеннях вказують на сліди, які становлять унікальну характеристику використаної вогнепальної зброї.

Малюнок 3. Зображення сліду казенної частини та бойка револьвера №1 на ковпачку після пострілу з орієнтацією а) вниз, б) горизонтально і в) вгору, отримане за допомогою оптичного мікроскопа. Сині стрілки вказують унікальні характеристики використаної вогнепальної зброї. Червоні вказують на слід удару бойка, який найбільш помітний при пострілі з орієнтацією вгору.

Важливо відзначити, що результати цього дослідження не змінюють загального висновку про те, що бойок револьвера залишає унікальні сліди на капсулі незалежно від положення зброї при пострілі. Малюнок 4 вказує на загальні ознаки деформації всіх зразків патронів, які застосовувалися в різних умовах стрільби.

Топографічний аналіз вказує на те, що центральна частина сліду удару бойка при стрільбі вниз (мал. 4а) ширше і тонше. Це відрізняє його від слідів, які з’явилися при стрільбі в горизонтальній і вертикальній орієнтаціях (мал. 4б і 4в), які мають однакову ширину. Подальше дослідження дозволить оцінити кореляцію цієї аномалії з обраною позицією при стрільбі.

Малюнок 4. Зображення патронних капсулів зі слідами удару бойка після пострілу з орієнтацією а) вниз, б) горизонтально і в) вгору.

Топографічні дані були отримані для кожного зразка капсуля зазначеним нижче (мал. 5) способом, потім вони аналізувалися і порівнювалися. В якості орієнтира використовувалися дані пострілів, здійснений горизонтально.

Малюнок 5. Приклад топографії капсулів патронів, які були випущені при стрільбі з орієнтацією а) горизонтально і б) вниз. Отримані за допомогою топографії дані дозволяють виміряти розмір поглиблення відповідно до методу розрахунку висоти кроку стандарту ISO 5436-1.

Таблиця 1. Найглибші точки профілів поверхні ковпачків капсулів, показаних на мал. 5.

Постріл з горизонтальною орієнтацією (мал. 5а)

Кількість точок контуру профілю (X) = 736

Постріл з орієнтацією вниз (мал. 5б)

Бойок може деформувати ковпачок капсуля в різному ступені, непевна оцінка ступеня деформації перешкоджає правильній екстраполяції значення розміру поглиблення. Затінені області, які з’явилися в результаті деформації, також можуть заважати оптичним датчикам мікроскопа створити повне топографічне зображення капсуля.

На малюнку 6 представлений приклад деформації внаслідок удару бойка при стрільбі з револьвера №1 в горизонтальній орієнтації. Крива профілю деформації вказує на різну глибину сліду удару в межах однієї та тієї ж області.

Малюнок 6. Приклад деформації ковпачка капсуля після пострілу з револьвера №1. Крива профілю деформації вказує на те, що в межах однієї й тієї ж області глибина сліду змінюється щодо точки 0 від негативних (точки А і В, яким відповідають глибина від -53,8 до -16,2 мкм) до позитивних (точка з висотою 68,4 мкм) значень.

Глибина сліду поглиблення кожного окремого зразка була отримана з середнього арифметичного восьми вимірювань. Ці дані були екстрапольовані відповідно до протоколу, який був розроблений, щоб уникнути будь-яких помилок при зборі даних. Ця методика передбачає екстраполяцію даних двох ортогональних профілів для кожного випадку стрільби, які були отримані шляхом їх обертання за годинниковою стрілкою навколо опорної точки, виділеної на всіх зразках незалежно від орієнтації зброї під час стрільби.

Малюнок 7 підсумовує дані восьми профілів з максимальною глибиною сліду бойка. Наприклад, слід від бойка на малюнку 6 демонструє пластичну деформацію, яка визначає мінливість значень глибини. Важливо підкреслити, що смуги захоплення обрані не для геометричної симетрії, а для демонстрації найглибшої точки сліду від попадання бойка.

Малюнок 7. Метод екстраполяції профілів відбитків бойків. Сині стрілки вказують на точку відліку револьвера №1, яка кожного разу повертається за годинниковою стрілкою на 90°, що дозволяє екстраполювати глибини по всій досліджуваній поверхні.

Статистичний аналіз розподілу Стьюдента (t-розподіл) був проведений для порівняння трьох наборів вимірювань глибини сліду щодо трьох вогневих позицій, тобто зі зброєю, яка утримувалася паралельно землі (стандартний режим стрільби), або була орієнтована вгору або вниз.

Порівняння даних глибини сліду для трьох випадків демонструє, що значення р для всіх трьох можливих пар (горизонтальний постріл проти пострілу вгору, горизонтальний проти вниз, і постріл вгору проти пострілу вниз) були менше ніж 10-5. Оскільки значення p набагато менше ніж 0,01, цей результат вказує на те, що відсоток перекриття даних для кожної пари становить менше ніж 1%, тому відмінності між ними значні.

Зокрема, отримані результати підтвердили наявність суттєвих статистичних відмінностей між трьома наборами глибин сліду щодо трьох режимів стрільби.

Ще одним топографічним параметром, який розглядався в даному дослідженні, є ступінь сплющування ковпачка капсуля патрона.

Експертам-криміналістам вже десятки років відомо, що тиск, який виникає в патроні після пострілу, розширює його обидві сторони й притискає підставу капсуля патрона до казенної частини. Наслідком цієї взаємодії є сплющування ковпачка капсуля, ступінь якого залежить від тиску в патроні. Вивчення зміни ступеня сплющування капсуля являє собою хороший метод визначення тиску в стволі при вистрілюванні різних патронів з одного і того ж зброї в різних напрямках.

Зокрема, коли боєприпас розвиває менший тиск при стрільбі, ковпачок капсуля сплющується менше, а слід від бойка на ньому більш закруглений по краях і менш глибокий в порівнянні зі стандартним тиском. У разі високого тиску в патроні при пострілі деформація ковпачка значно більш виражена, а метал накопичується навколо краю сліду від бойка. Найчастіше цей висновок може бути зроблений під час візуального огляду капсуля, проте точні висновки можуть бути отримані лише в ході лабораторного дослідження. Варто пам’ятати, що екстрапольовані якісні дані, які залежать від суб’єктивного судження спостерігача, не приймаються як докази в суді.

Нові дослідження у сфері криміналістики, проведені шляхом зіставлення даних, показали, що тиск в патроні, випущеному з різних типів зброї змінюється в залежності від орієнтації зброї під час стрільби.

На малюнку 8 представлені топографії поверхонь капсулів патронів, постріл з яких був проведений при орієнтації вниз (мал. 8а), по горизонталі (мал. 8б) і вгору (мал. 8в). Малюнок також містить контурний профіль, витягнутий з кожної топографії вздовж зазначеної лінії. Ці топографічні дані вказують на те, що поверхня капсуля патрона, випущеного вгору, має найбільше сплющування, а випущеного вниз – найменше, демонструючи топографічну кореляцію між тиском всередині боєприпасу і положенням зброї при стрільбі.

Малюнок 8. Топографії деформації поверхонь капсулів патронів, постріл з яких був проведений при орієнтації вниз (мал. 8а), по горизонталі (мал. 8б) і вгору (мал. 8в). Контурний профіль, витягнутий з кожної топографії, вказує на ступінь сплющування ковпачка капсуля.

Висновок

Проведений в даному дослідженні топографічний аналіз капсулів стріляних і невикористаних боєприпасів, постріли якими проводилися з трьох револьверів, дозволяє зробити наступний висновок про сліди (воронки) на капсулі патронів, залишені бойком.

Сплющування ковпачка капсуля при пострілах в трьох напрямках – горизонтально, і вертикально вгору і вниз:

• при пострілі вертикально вгору спостерігається максимальне сплющування;
• при пострілі горизонтально спостерігається більше сплющування, ніж при пострілі вертикально вниз, але менше, ніж при пострілі вертикально вгору;
• при пострілі вертикально вниз спостерігається мінімальне сплющування.

Ступінь деформації ковпачка капсуля:

• вище при пострілі вертикально вгору, в порівнянні з пострілом, здійсненим горизонтально;
• нижче при пострілі вертикально вниз, в порівнянні з пострілом, здійсненим горизонтально.

Ретельний аналіз сплющування ковпачка капсуля і глибини сліду бойка за допомогою порівняльного мікроскопа Leica FS C і програмного забезпечення Leica Map дозволяє робити об’єктивні, надійні висновки про ці кримінологічні параметри.

Можливість проведення складного топографічного і звичайного оптичних аналізів зображень за допомогою одного приладу, порівняльного мікроскопа Leica FS C, допомагає знизити витрати, оскільки дозволяє уникнути необхідності проведення аналізу зразків зовнішніми лабораторіями. При цьому, аналіз третьою стороною несе ризик випадкової зміни важливих доказів і їх втрати.

Отримані результати вказують на те, що топографічні дані боєприпасів можуть допомогти експертам-криміналістам проводити більш ретельні дослідження балістичних доказів і дозволяють замінити рутинне якісне порівняння зображень глибоким кількісним аналізом.