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Experimentelle Untersuchungen zur energieabhängigen Expansion und Penetration von Deformationsprojektilen, Kaliber 4,5 mm, unter traumatologischen und rechtsmedizinischen Aspekten

  • Schwere und sogar tödliche Verletzungen durch Geschosse, die bei vergleichsweise geringer kinetischer Energie aus sog. Druckluftwaffen verschossen werden, sind in der traumatologischen und rechtsmedizinischen Literatur hinreichend belegt. In der Unfallchirurgie werden regelmäßig Verletzungen durch diese weit verbreiteten Schusswaffen behandelt. In der Regel werden aus Druckluftwaffen sog. Diaboloprojektile verschossen, die eine charakteristische sanduhrförmige Bauart aufweisen. Auf dem Markt sind jedoch auch Deformationsprojektile für Druckluftwaffen erhältlich, die aufgrund ihrer Bauart darauf ausgelegt sind, möglichst viel Energie an ihr Zielmedium abzugeben und so eine hohe Gewebezerstörung hervorrufen. Die Art und Schwere der Verletzungen wird dabei durch die Expansions- und Penetrationsfähigkeit dieser Projektile bestimmt. Eine systematische Untersuchung dieser Parameter, die zur Bestimmung des Gefährdungspotenzials und somit zur Beurteilung notwendiger klinischer Diagnostik- und Therapieschritte der Verletzungen zwingend notwendig sind, lag bisher nicht vor. In der vorliegenden Arbeit wurden das Deformationsverhalten sowie die Penetrationsfähigkeit verschiedener Deformationsprojektile im Kaliber 4,5 mm im Vergleich zu einem Referenzdiaboloprojektil in einem kinetischen Energiebereich von 3 bis 30 Joule systematisch untersucht. Nach der Bestimmung der ballistischen Basisparameter (Geschwindigkeit, Energie, Querschnittsbelastung) erfolgte der Beschuss von verschiedenen Simulanzmedien (Gelatine, Gelatine mit Hautsimulanz) sowie von Wasser. Die Vermessung der Projektile erfolgte vor und nach dem Beschuss mittels Messschieber und Messmikroskop. Das dynamische Verhalten der Projektile beim Durchdringen der Simulanzmedien wurde mittels Hochgeschwindigkeitsvideografie erfasst, um hieraus die Wirksamkeit der Projektile abzuleiten. Für alle Geschosstypen konnte eine energieabhängige Deformation und somit Vergrößerung der Querschnittsfläche nachgewiesen werden. Teilweise erreichten die untersuchten Geschosse schon im unteren Energiebereich relevante Verformungen. Mittels der Hochgeschwindigkeitsvideografie konnte nachgewiesen werden, dass sich für alle Geschosstypen ab einem gewissen Energieschwellenwert eine temporäre Wundhöhle ausbildet. Übertragen auf die medizinischen Fragestellungen dieser Arbeit bedeutet dies, dass durch die stärkere Verformung der Deformationsgeschosse im Vergleich zu den Referenzdiaboloprojektilen auch mit einer höheren Energieabgabe und somit schwereren Verletzungen zu rechnen ist. Die nachgewiesene Fähigkeit der untersuchten Projektile, temporäre Wundhöhlen auszubilden, bedeutet für die unfallchirurgische Behandlung und rechtsmedizinische Bewertung, dass nicht nur von direkten Verletzungen der Organstrukturen, die sich im primären Schusskanal des Geschosses befinden, auszugehen ist, sondern dass durch die indirekte Wirkung der temporären Wundhöhle auch Verletzungen von anatomischen Strukturen außerhalb des primären Schusskanals auftreten können.
  • Amongst hundreds of different projectiles for air guns available on the market, hollow-point air gun pellets are of special interest. These pellets are characterized by a tip or a hollowed-out shape in their tip which, when fired, makes the projectiles expand to an increased diameter upon entering the target medium. This results in an increase in release of energy which, in turn, has the potential to cause more serious injuries than non-hollow-point projectiles. To the best of the authors’ knowledge, reliable data on the terminal ballistic features of hollow-point air gun projectiles compared to standard diabolo pellets have not yet been published in the forensic literature. The terminal ballistic performance (energy-dependent expansion and penetration) of four different types of .177 caliber hollowpoint pellets discharged at kinetic energy levels from approximately 3 J up to 30 J into water, ordnance gelatin, and ordnance gelatin covered with natural chamois as a skin simulant was the subject of this investigation. Energy-dependent expansion of the tested hollow-point pellets was observed after being shot into all investigated target media. While some hollow-point pellets require a minimum kinetic energy of approximately 10 J for sufficient expansion, there are also hollow-point pellets which expand at kinetic energy levels of less than 5 J. The ratio of expansion (RE, calculated by the cross-sectional area (A) after impact divided by the cross-sectional area (A0) of the undeformed pellet) of hollow-point air gun pellets reached values up of to 2.2. The extent of expansion relates to the kinetic energy of the projectile with a peak for pellet expansion at the 15 to 20 J range. To conclude, this work demonstrates that the hollowpoint principle, i.e., the design-related enlargement of the projectiles’ frontal area upon impact into a medium, does work in air guns as claimed by the manufacturers.

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Metadaten
Author: Ronald Werner
URN:urn:nbn:de:gbv:9-002865-5
Title Additional (English):Experimental studys of the Energy-dependent expansion and penetration of .177 caliber hollow-point air gun projectiles under traumatologicaly and medical jurisprudency aspects
Advisor:Dr. Matthias Frank
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2017/09/07
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Universitätsmedizin (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2017/08/30
Release Date:2017/09/07
Tag:Air gun, Ballistics, Deformation bullet, Hollow-point bullet, Temporary cavity
GND Keyword:Ballistik, Deformationsgeschoss, Druckluftwaffen, Hohlspitzgeschoss, Temporäre Wundhöhle
Faculties:Universitätsmedizin / Klinik und Poliklinik für Chirurgie Abt. für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit