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Munizioni: lesività e potere d’arresto


di Alberto Garofalo          



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Con la scoperta delle polveri infumi e dei processi al convertitore per l’acciaio, nei primi del ‘900 è iniziata l’evoluzione delle armi da fuoco e delle munizioni. La maggiore resistenza dei nuovi acciai ottenuti e le maggiori prestazioni delle polveri infumi, che via via hanno soppiantato la polvere nera, hanno consentito di sviluppare munizioni di dimensioni più contenute ma con prestazioni ben più elevate, favorendo anche lo sviluppo di molti nuovi calibri. Data la notevole diversificazione, si sono fatti numerosi tentativi per definire dei criteri valutativi delle prestazioni di una data munizione e con essi è emersa anche la dibattuta e nota diatriba tra la scelta di una palla pesante e lenta o di una leggera e veloce. Sebbene siano stati versati fiumi di inchiostro su efficacia terminale e potere d’arresto, il problema è ancora attuale ed in questo articolo in rassegna esporremo alcuni concetti finora non trattati nella nostra letteratura.



STORICO DEI PRINCIPALI STUDI ESEGUITI (↑)
Si ritiene utile dare una panoramica il più possibile completa e riassuntiva degli studi eseguiti facendo particolare riferimento ai criteri di valutazione sviluppati da ciascuno studio. Tutti i test citati, ove non diversamente specificato, fanno riferimento ad armi corte.

 

1904 Commissione Thompson LaGarde (↑)
Questi studi vennero eseguiti a seguito della provata inefficienza del calibro .38 Long Colt durante la rivolta dei Moros nelle Filippine del 1902. Gli studi vennero eseguiti su bestiame e su cadaveri appesi utilizzando i seguenti munizionamenti da pistola e revolver: .476 Eley, .30 Luger, 9x19mm Parabellum, .38 Long Colt, .38 ACP, .45 Colt e .455 Webley. Uno dei criteri usati dalla commissione Thompson LaGarde fu quello di valutare l’entità dell’oscillazione dei cadaveri appesi dopo essere stati colpiti. Sappiamo che questo concetto è del tutto errato per la valutazione dell’efficacia di un proiettile (basta eseguire un semplice calcolo per vedere che l’effetto di “dondolamento” è del tutto trascurabile, si realizza soltanto una sorta di pendolo balistico). La conclusione di tali studi fu che il calibro minimo efficace non doveva essere inferiore al .45”.

1927-1935 Hatcher (Stopping Power e Relative Stopping Power) (↑)
Le conclusioni tratte dal generale Hatcher sono basate sui dati della commissione Thompson LaGarde e sono state ritenute valide per varie decadi. Le formule da lui derivate per quantificare matematicamente l’efficacia terminale delle munizioni si basano essenzialmente sul concetto dell’energia cinetica (Ec) e della quantità di moto (p), cioè sulla capacità del proiettile di “respingere il nemico”. Quest’ultimo concetto, ossia il respingimento fisico all’indietro del nemico (similmente a quanto detto per i criteri di valutazione dalla commissione Thompson LaGarde), è certamente errato per la valutazione del munizionamento.
Riportiamo qui di seguito le formule sviluppate da Hatcher nel suo tentativo di apprezzare le caratteristiche energetiche (Ec) ed inerziali (p) dei proiettili nell’ottica della lesività degli stessi:

– Stopping Power (1927)

StP=0,114 • Ec • A • f

dove:
0,114 = fattore di conversione da sistema anglosassone a sistema metrico
Ec = energia cinetica (Joule)
A = superficie sezione retta del proiettile (cm2)
f = fattore di forma (FMJ Round Nose= 0.9, LRN 1.0, SWC=1.1, WC=1.25, SemiJacketed=1.25÷1.35)

– Relative Stopping Power (1935)

RStP=17,9 • p • A • f

dove:
17,9 = fattore di conversione da sistema anglosassone a sistema metrico
p = quantità di moto (N•s)
A = superficie del proiettile (cm2)
f = fattore di forma (FMJ Round Nose= 0.9, LRN 1.0, SWC=1.1, WC=1.25, SemiJacketed=1.25÷1.35)

 

Hatcher inserisce nelle sue formule sia la superficie della sezione retta del proiettile che il suo fattore di forma, ossia la valutazione di quanto il proiettile sia “spuntato” o dia luogo ad un potenziale affungamento. Questo sulla base della supposizione che un proiettile con più ampia area frontale possa rilasciare molta più energia nei tessuti di quanto farebbe un proiettile di minor calibro spinto alla medesima energia.

Oggi sappiamo che le cose non stanno esattamente in questi termini, è vero che nella comparazione tra due proiettili di differente calibro spinti alla medesima energia, ad esempio il 9mm Luger ed il .45 ACP, il calibro minore avrà la tendenza ad oltrepassare il bersaglio non scaricando quindi tutta l’energia disponibile, ciò nonostante gli effetti biologici non vengono ben modellizzati dalle relazioni di Hatcher. Come chiaramente verificato dalla comparazione pratica, il 9mm ha prestazioni lesive simili al .45 ACP (in alcuni casi anche migliori) anche se l’RSP di Hatcher assegna al .45 ACP un ingiustificato vantaggio di circa il 50%.

1948 Taylor Knockout index (↑)
Questa formula è stata sviluppata per la caccia ad animali di grossa taglia ma fa parte comunque dei criteri di valutazione dell’efficacia. A differenza della formula di Hatcher si tiene conto del calibro e non della sezione retta e pertanto il calibro non assume la medesima importanza come nella formula di Hatcher. Per il resto risente dell’influenza degli studi precedenti dato che come essi, è basata ancora sulla quantità di moto. La formula è la seguente:

TKO=(m • V • c)/3500

dove:
m = massa proiettile (g)
V = Velocità (m/s)
c = Calibro (mm)

Il valore ottimale per difesa del TKO è indicato tra 4 e 12.

1975 Weigel (test su legno) (↑)
Questo famoso esperto di balistica fu il primo a utilizzare una sostanza come modello di studio dell’interazione tra proiettile e bersaglio. Egli propose il volume della cavità prodotta dal proiettile in legno di abete come misura dell’efficacia terminale e sviluppò la relativa trattazione matematica. Questa relazione, sebbene più precisa delle formule di Hatcher, non tiene conto degli effetti dovuti alla cavità temporanea e non è soddisfacente, inoltre la riproducibilità del test è carente essendo state non ben definite le proprietà del simulante. Essa tuttavia, sotto determinate condizioni, risulta più appropriata delle realizioni di Hatcher.

L’efficacia del proiettile secondo Weigel è proporzionale alla cavità prodotta nel legno ed così definita:

W = 0.00024 • m • V1,5

dove:
m = massa del proiettile (g)
V = velocità del proiettile (m/s)

Ad un esame più attento si può notare come nella formula di Weigel si tenga conto sia della quantità di moto (p) che dell’energia del proiettile (Ec), infatti:

1972-1983 National Institute of Justice (Rel. Incapacitation Index) (↑)
In era ormai attuale è abbastanza facile rendersi conto che i meccanismi proposti non potevano essere attendibili. Sfruttando le metodologie moderne è stato tentato un approccio razionale e scientifico. Innanzitutto si è definito l’indice di vulnerabilità (Vulnerability Index, abbreviato in: VI), parametro statistico che è funzione della penetrazione e che assume valore zero quando il proiettile lascia il corpo. Considerato lo spessore medio di un corpo, si è assunto che tale parametro assuma valore zero oltre i 22 cm di penetrazione.

La valutazione statistica è stata effettuata considerando al computer l’impatto di circa 10.000 colpi in vari punti di un corpo umano posto frontalmente. Poiché nelle sparatorie l’impatto frontale è abbastanza infrequente, la valutazione statistica venne successivamente effettuata considerando anche colpi laterali.

Per definire l’indice di vulnerabilità si parte dal suddividere il corpo umano, in una mappa tridimensionale, in una serie di volumi elementari (circa 150000 cubetti), assegnando a ciascuno un peso da 0 a 10 in base all’effetto inabilitante provocato colpendo quello specifico punto. Come secondo aspetto si è supposta una certa distribuzione di rosata dei colpi funzione dell’errore di puntamento e della distanza dell’aggressore (si è imposta in altre parole una certa deviazione standard sulla rosata), considerando di puntare tipicamente all’addome o al torace. Su base statistica vengono quindi considerati i punti di impatto e le traiettorie dei possibili colpi probabilisticamente più numerosi in prossimità del punto mirato (metodo Monte Carlo). Per ogni colpo a segno viene quindi calcolato un valore numerico dipendente dalla profondità di penetrazione e dal valore inabilitante dei volumi elementari attraversati, tale valore numerico rappresenta appunto l’indice di vulnerabilità (VI).

Combinando l’indice di vulnerabilità con le caratteristiche della cartuccia intese come: velocità di impatto, profondità di penetrazione e raggio della cavità temporanea in gelatina al 20% (ogni proiettile esaminato è stato caratterizzato a varie velocità di impatto), viene determinato l’indice relativo di incapacitazione (Relative Incapacitation Index: RII). Esso è definito con l’espressione a seguire:

dove:
s = penetrazione del proiettile (cm)
smax = penetrazione massima del proiettile (22 cm)
VI(s) = valore dell’indice di vulnerabilità alla penetrazione data (s)
r(s) = raggio della cavità temporanea alla penetrazione data (s)
Δs = lunghezza del tratto di penetrazione considerato (incremento della sommatoria), solitamente 1 cm

In pratica l’RII è dato dalla sommatoria dei prodotti tra il volume della porzione della cavità (temporanea + permanente) prodotta dal proiettile in ciascun tratto Δs e l’indice di vulnerabilità dello stesso tratto. Il criterio di valutazione considerato tende a tenere in maggiore considerazione la cavità temporanea prodotta.

1974 Trasferimento di energia cinetica (Kinetic Energy Transfer) (↑)
Questa metodologia venne proposta da Vincent J.M. Di Maio per conto dell’istituto nazionale di giustizia ed è da considerarsi come parte del metodo citato in precedenza. Il test consisteva nella misurazione della velocità del proiettile prima e dopo l’attraversamento di un blocco di gelatina balistica al 20% dello spessore di 25 cm e relativo calcolo dell’energia cinetica ceduta (e della frazione di questa rispetto al totale). In base a questi risultati può essere infatti classificata la lesività delle munizioni supponendo un legame diretto tra energia cinetica trasferita e volume dei tessuti danneggiati (la relazione tra energia trasferita e quantità dei tessuti devitalizzati è ancora argomento di dibattito tra gli esperti del settore, inoltre essa dipende dal punto e dalla tipologia dei tessuti colpiti).

Frequentemente nei moderni laboratori di balistica, per le difficoltà operative del metodo DiMaio, si preferisce risalire all’energia cinetica rilasciata nel blocco di gelatina misurando non l’energia residua del proiettile in uscita (difficoltà nella determinazione del punto di uscita se esistente, frammentazione, ecc) ma, valutando la lunghezza delle fratture radiali prodotte nel blocco di gelatina intorno al tramite del proiettile (metodo Knappworst). E’ possibile infatti vedere che le fratturazioni radiali sono connesse alle dimensioni della cavità temporanea e di conseguenza, all’energia rilasciata dal proiettile a quella specifica quota di penetrazione (1). In altre parole, suddividendo il blocco in sezioni perpendicolari alla penetrazione è possibile costruire un grafico “energia rilasciata vs distanza penetrata”.

(1) Il doppio della somma delle lunghezze delle fratture radiali è circa uguale alla circonferenza della cavità temporanea a quella specifica quota di penetrazione.

1980 Studi di Caranta e Legrain (Test su argilla) (↑)
Dopo avere verificato un criterio militare molto popolare, basato sulla penetrazione dei colpi su un osso avvolto di materiale “rappresentativo”, è stata misurata la cavità prodotta dai proiettili in blocchi di argilla. In sostanza, la penetrazione dell’osso è stata simulata effettuando uno screening preliminare di penetrazione minima in tavole di abete, fissata in due o tre tavole da 25 mm a seconda che si considerasse rispettivamente l’impiego a distanza ravvicinata o a distanza di 25 m. Successivamente venne considerato il volume prodotto nell’argilla misurato fino a 15cm di penetrazione. Il criterio di valutazione adottato era quello di considerare un volume di 0,6 litri come volume minimo e di 0,62 litri come volume ottimale.

Sulla base dei test venne stilata una tabella del munizionamento adatto e non adatto. Uno dei problemi relativo ai test che utilizzano materiali di riferimento è quello della riproducibilità e della rappresentabilità dei risultati. Nel caso dell’argilla vi sono molte variabili da tenere sotto controllo: granulometria, impaccamento, percentuale d’acqua, ecc. È questa una delle maggiori obbiezioni fatte a questo studio oltre a taluni parametri fissati come arbitrari e alla scarsa scientificità delle prove [2]. Nasce anche da qui la controversia tra il .45” (FMJ SWC) ed il 9 mm (FMJ), quest’ultimo fornisce (a seconda della munizione) una cavità tra 0,62 e 0,65 litri contro il .45” che fornisce soltanto una cavità di 0,41 litri.

1984 Power Index Rating (PIR) (↑)
Essendo l’indice relativo di incapacitazione (RII) molto complesso e laborioso da calcolare, E. A. Matunas elaborò Il Power Index Rating (PIR) che risulta più semplice da calcolare:

dove:
Vi = Velocità di impatto (ft/s)
Et = Coefficiente Energia trasferita (0,01 per proiettili che aumentano l’area sezionale all’impatto, 0,0085 per proiettili che espandono non oltre il 60 % della propria area sezionale, 0,0075 per tutti gli altri proiettili che restano inalterati all’impatto)
B = peso del proiettile in grani
D = valore dipendente dal calibro come riportato in tabella (vedi sotto)

Il valore al denominatore (pari a: 12111) fu imposto da Matunas per motivi di standardizzazione, volendo assegnare il valore 100 alle prestazioni del calibro .38” Special con palla PbHP che l’autore reputava di efficacia sufficiente.

Considerando l’espressione dell’energia cinetica (Ec) in Joule il PIR può anche essere espresso come a seguire:

PIR = 27,4 • Ec • Et • D
I valori di D sono riportati nella tabella sottostante:

    D     Intervallo di calibro
(mm)
0,80 5,05 – 6,33
0,85 6,34 – 7,60
0,90 7,61 – 8,87
1,00 8,88 – 10,14
1,10 10,15 – 11,41
1,15 11,42 – 12,69

 

Il valore ottimale del PIR è tra 95 e 150. Per valori inferiori è insufficiente, mentre per valori superiori (si può tollerare un valore fino a 200) le prestazioni terminali risultano eccessive. Una delle maggiori critiche fatte a questa formula riguarda la soggettività con cui sono stati assegnati i valori ai parametri Et e D.

1988 Metodologia FBI (↑)
L’ 11 aprile 1986 con la sparatoria di Miami venne rimessa in discussione l’efficacia terminale delle munizioni in dotazione agli agenti dell’FBI. Il munizionamento 9 mm 115 grs STHP e il .38special 150 grs +P SWC HP (quest’ultimo usato nell’arma di back-up) non avevano sortito gli effetti attesi, tanto che i due rapinatori seriali, William Russell Matix e Michael Lee Platt benché colpiti più volte continuarono la loro azione ostile ferendo diversi agenti prima di morire.
Essendo risultate inefficaci le munizioni utilizzate, vennero indetti dei nuovi test e considerati nuovi criteri matematici per la loro valutazione. Negli studi vennero valutati gli effetti su gelatina balistica in funzione di vari materiali interposti tra questa e l’arma (2). Questo aspetto era stato sempre trascurato negli studi precedenti e venne ritenuto la probabile causa dell’insuccesso delle munizioni in dotazione nella sparatoria. I test eseguiti sono riassunti nella tabella a seguire.

(2) L’impatto con qualsiasi materiale di copertura tende a riempire la cavità delle ogive HP con parte di questo materiale e/o a schiacciare la cavità apicale chiudendola o deformandola, producendo così una configurazione più simile ad una palla round nose. Questa modifica alla configurazione riduce o elimina la pressione necessaria del simulante (o tessuto) nella cavità tale da avviare il processo di espansione. La forza necessaria all’espansione non è più trasmessa in modo efficiente. Questo stesso meccanismo si manifesta comunque anche se in misura minore con il solo tessuto penetrato o con il simulante, infatti l’espansione della medesima ogiva in acqua tende ad essere maggiore di quella registrabile in gelatina (le differenze sono molto piccole). E’ possibile evitare la mancata espansione con una progettazione adeguata del disegno dell’ogiva. L’impatto contro barriere rigide può determinare anche la frammentazione delle ogive HP la cui efficacia in penetrazione e lesività viene così ridotta rispetto alle classice ogive RNFMJ.

 

Materiale interposto Copertura Gelatina Balistica Distanza di Sparo
(m)
Effetto Simulato
Nessuno Nessuna 3 Tessuti molli*
Nessuno Abiti pesanti 3 Copertura con abiti invernali
Due lastre di acciaio dolce con copertura galvanica distati 3 pollici
(circa 7,5 cm)
Abiti leggeri 3 Portiera di automobile
(effetto veicolo)
Cartongesso Abiti leggeri 3 Interno di abitazione
Tavola di legno di abete da 0,75 pollici
(circa 1,9 cm)
Abiti leggeri 3
(blocco di gelatina posto a circa 46cm dalla tavola)
Interno di abitazione
Vetro di automobile posto a 45˚ con impatto laterale di 15 ˚ Abiti leggeri 3
(blocco di gelatina posto a circa 46cm dal vetro)
Parabrezza di automobile con sparo angolato
Vetro di automobile posto a 45˚. Nessuna inclinazione laterale Abiti leggeri 20
(blocco di gelatina posto a circa 46 cm dal vetro)
Parabrezza di automobile con sparo frontale
Nessuno Abiti leggeri 20 Sparo a distanza

(* test eseguito per avere confronto con i dati generati in altri studi)

 

Vennero poi eseguiti test balistici per valutare la costanza della velocità delle munizioni. Le munizioni che meglio si classificarono nei test furono le seguenti:

.38 Special +P 147 grs JHP Hydra Shock
9 mm 147 grs JHP Hydra Shock
.45 Auto 230 grs JHP Hydra Shock
10 mm auto 180 grs JHP Medium velocity

Mentre prima della sparatoria di Miami le munizioni in dotazione risultavano le seguenti:

.38 Special +P 158 grs SWC HP
9 mm 115 grs STHP

Un particolare degno di nota è il fatto che comunque anche queste munizioni nei test “dalla strada”, (descritti nel paragrafo successivo) hanno dato una percentuale di successo del 70 e del 79% rispettivamente. Tali valori sono sovrapponibili a quelli delle nuove munizioni adottate che hanno percentuali di successo tra il 70 e l’88 % a seconda del calibro.

1992 Ed Sanow e Evan Marshall (Risultati dalla strada) (↑)
Questi studi di natura molto pratica ed empirica si basano innanzitutto sul concetto di potere d’arresto definito come segue:

“probalilità percentuale di una data munizione di inabilitare un soggetto colpendolo al tronco in modo tale che non riesca a sparare un secondo colpo o a percorrere più di tre metri”.

Dove per probabilità percentuale si intende il numero di successi ottenuti rispetto ai casi totali considerati per una data munizione. Lo studio considera più di 1800 casi.

Le principali critiche fatte a questo studio riguardano essenzialmente l’arbitrarietà della definizione ed il diverso peso statistico dei dati ottenuti in funzione dei casi considerati. Ad esempio per una data munizione sono stati considerati anche solo 5 casi contro ad esempio i 400 di un’altra. A questo si aggiungano tutte le variabili relative al soggetto attinto: quali reazione al dolore, punto colpito, situazione fisiologica, ecc. Non si deve però dimenticare che il primo capitolo del libro di Sanow e Marshall [1] che descrive il meccanismo del collasso inizia con la frase: “Il potere d’arresto è un’illusione”. Nei paragrafi successivi capiremo meglio il significato di questa affermazione.

CONSIDERAZIONI SUI CRITERI DI EFFICACIA (↑)
Tutti gli studi effettuati sono una misura dell’effetto e non dell’efficacia terminale sul soggetto attinto da una data munizione (che è invece funzione di molti parametri biologici quali punto di impatto, stato mentale, ecc). L’effetto é qualcosa che viene fissato a priori sulla base di criteri parziali (non è facile tenere conto di tutte le variabili) e comunque soggettivi. Prova ne è il fatto che stilando una lista di munizioni di uso comune e confrontandone le “classifiche” ottenute per ciascun criterio visto, si osserva una evidente discordanza, quando in realtà i risultati dovrebbero perlomeno convergere verso una data tipologia di munizione. Un semplice confronto tra i vari valori ottenuti con i test più recenti per alcune di queste munizioni é riportato qui di seguito:

 

Munizione Tipo Viniziale (m/s) Cavità Perm. (cm3) Cavità Temp. (cm3) Densità Sezionale (g/cm2) NIJ RII Street Results (%) Wth PIR
.38 Special +P 158 LRN 271 48 141 15,9 8,6 52 4,8 78
.45 ACP 230 FMJ 254 70 148 14,5 4,3 61 6,7 114
9 mm luger 115 FMJ 350 41 174 11,7 10,3 61 7,9 94
.40 SW 180 FMJ 290 51 239 14,4 n.d. 71 6,8 110

 

Come possiamo vedere dalla tabella, nei “risultati dalla strada” di Sanow e Marshall, .38 Special, .45 ACP e 9 mm Luger hanno risultati abbastanza simili mentre il .40 SW risulta invece leggermente superiore. I dati NIJ (RII) favoriscono nettamente la 9mm rispetto al .45”, contrariamente al PIR che favorisce il .45” ed il .40”. La discordanza tra i dati é piuttosto evidente. Tra le altre cose, i coefficienti di correlazione calcolati da Sanow e Marshall [1] tra i “risultati dalla strada” ed altre grandezze quali ad esempio cavità permanente e cavitá temporanea sono bassi (inferiori a 0,8) e non hanno in pratica significato statistico, cioé le grandezze considerate sono indipendenti tra di loro. Per il confronto abbiamo scelto munizioni blindate o round nose sia perché ammesse per difesa dall’attuale legislazione italiana, sia perché essendo state comunque utilizzate in quasi tutti i vari test risulta più facile reperire i dati. Inoltre, esse risultano affette da fenomeni di deformazione e/o frammentazione limitati, cosa che influenza meno l’eventuale variabilità dei risultati. Purtroppo non ci è stato possibile riportare il dato NIJ per il .40 SW dato che questa munizione è stata sviluppata successivamente a questo studio. Ulteriori esempi di discordanza tra i vari criteri di valutazione sono riportatti anche nel testo del Sellier [3]. Il parametro Wth riportato in tabella è riferito al rapporto tra energia cinetica e densità sezionale ed è definito come segue:

dove:
Ec = Energia cinetica (Kgm)
S = densità sezionale (g/cm2)
A = Sezione del proiettile (cm2)
V = velocità del proiettile (m/s)

Questo parametro proposto dal Sellier [3], indica la tendenza o meno del proiettile a cedere energia al bersaglio. Proiettili con bassi valori di densità sezionale (massimizzazione della ritardazione) hanno maggiore resistenza alla penetrazione e quindi maggiore tendenza a cedere energia arrestandosi nel bersaglio, di contro potrebbero deficitare in penetrazione qualora il bersaglio sia protetto da abiti pesanti od esso si trovi ad esempio all’interno di un’auto. Di contro, un basso valore di Wth indica una minore propensione del proiettile a cedere energia rapidamente al bersaglio e la possibilità di una sovrapenetrazione. I valori di velocità vengono divisi per 100 per ottenere numeri più piccoli e quindi più facili da gestire.

Se consideriamo i risultati dei test di valutazione più moderni, osserviamo che sono richiesti alcuni requisiti comuni. In particolare, é richiesta una certa energia minima (intorno ai 40÷50 kgm per proiettili non deformabili e intorno ai 25÷30 kgm per proiettili deformabili) ed una penetrazione minima (fissata più o meno arbitrariamente nei vari criteri di valutazione) tale da poter raggiungere e ledere significativamente organi interni (es. test FBI) anche se vi sono stati interposti materiali di vario tipo. Il livello soddisfacente di penetrazione in gelatina balistica si aggira indicativamente intorno ai 30÷40 cm che rappresenterebbe un valore sufficiente a raggiungere organi vitali anche nel caso di impatto laterale, inoltre non di rado è richiesta anche la capacità del proiettile di perforare agevolmente lastre metalliche sottili. Ultimo requisito, ma non per questo meno importante, é una elevata quantità di tessuto distrutto. Questo concetto sarà meglio chiarito nei paragrafi successivi.

ASPETTI FISIOLOGICI

Il meccanismo lesivo (↑)
I due principali effetti lesivi sono la cavità permanente e la cavità temporanea. La prima, che è facilmente osservabile, è rappresentata dalla quantità di tessuto lacerato dal contatto diretto con il proiettile; la seconda, che è una conseguenza degli effetti pressori generati dal proiettile sulle pareti della cavità da esso prodotta, determina delle lesioni rappresentate dalla quantità di tessuto “stirato” dopo l’impatto. L’entità della ferita generata da un proiettile dipende dalla quantità e ubicazione del tessuto lacerato (cavità permanente) e “stirato” (cavità temporanea). Maggiore è l’entità della ferita (cioè la quantità totale di tessuto distrutto), maggiore è la perdita di sangue e secondo alcuni, anche il dolore prodotto. L’effetto lesivo viene solitamente studiato utilizzando gelatina balistica al 10% tenuta a 4°C , materiale che si è rivelato il migliore simulante. Un’alternativa puό essere il sapone di glicerina che permette di osservare più agevolmente la cavità temporanea (“catturata” alla sua massima estensione).

La formazione della cavità temporanea è dovuta al rapido movimento del proiettile nei tessuti e tale da proiettarli radialmente dalla superficie dello stesso. Il fenomeno è strettamente correlato con l’energia cinetica ceduta dal proiettile al mezzo (3). A causa dell’inerzia, la cavità raggiunge le dimensioni massime quando il proiettile ha già lasciato la zona interessata. Inizialmente in essa si ha un vuoto parziale oltre ad una certa quantità di vapore acqueo generato dal calore dovuto all’attrito del proiettile contro le pareti della cavità, successivamente, a seguito della depressione creata viene risucchiata aria ed eventualmente altri materiali che si trovano nelle vicinanze del foro di ingresso (es. polvere, frammenti, ecc.). Il distacco del materiale del mezzo attraversato comincia dalla punta del proiettile. Pertanto la base e parte del corpo del proiettile potrebbero non essere a contatto con il materiale del mezzo. Questo contribuisce a rendere instabili i proiettili specie se di forma allungata, causandone prima o poi il capovolgimento (tumbling).

(3) Nel percorso del proiettile all’interno del bersaglio, il volume della cavità temporanea si suppone in prima approssimazione proporzionale all’energia cinetica rilasciata dal proiettile in quello specifico tratto.

Al passaggio del proiettile si forma la cavità temporanea e dopo alcuni millisecondi, per l’elasticità dei tessuti, la cavità collassa per una successiva riespansione in una sorta di oscillazione smorzata, nel contempo poiché il proiettile sta ancora cedendo energia, viene a generarsi una cavità contigua di dimensioni inizialmente più piccole a cui segue un’analoga espansione e così di seguito procedendo nella penetrazione. Si ha cioè la formazione di cavità pulsate. Indicativamente si hanno 2÷3 pulsazioni prima dello smorzamento.

Proiettile da 230grs FMJ in .45 ACP (esploso da 25m) che attraversa un blocco di gelatina balistica al 10% (35x15x15cm): si noti l’assenza di tumbling, la cavità temporanea e la sua pulsazione, la cavità permanente ed il danneggiamento del materiale in prossimità della stessa.

 

L’effetto della cavità temporanea è stato spesso enfatizzato e ritenuto un fenomeno tipico dei proiettili di armi moderne ad alta velocità. In realtà tale fenomeno si osserva già a velocità modeste. Inoltre contrariamente a quanto spesso riportato, il picco pressorio generato dall’onda idrodinamica non supera le 4 atm. Tessuti elastici quali muscoli, tessuto polmonare o vasi sanguigni, mostrano buona resistenza, mentre tessuti poco elastici (es. fegato) risentono maggiormente di questo effetto. Il diametro massimo della cavità temporanea in gelatina balistica di una sfera di 6mm che impatta ad una velocità di circa 1000 m/s è intorno ai 7cm e per un colpo di 7,62 NATO si arriva a circa 15cm (con gli effetti di tumbling). Tutti questi elementi portano a ridimensionare (ma certamente non a trascurare) gli effetti della cavità temporanea, sovrastimati in alcuni test valutativi.

Altri effetti lesivi sono i cosiddetti “effetti a distanza”, anche se l’argomento è ancora oggetto di forti controversie proveremo a sintetizzarlo. Si tratta di effetti che si verificano in zone anche distanti dalla cavità temporanea e sono stati oggetto di investigazioni ([3], [6] e [7]).Tra questi ricordiamo l’onda d’urto e l’effetto pressorio sui vasi sanguigni. L’onda d’urto, che non deve essere confusa con l’onda di pressione generata dallo spostamento dei fluidi (idrodinamica) è la conseguenza dell’impatto del proiettile che si trasmette con la velocità del suono (similmente ad una vibrazione) e cala proporzionalmente al reciproco della distanza (elevata ad un esponente compreso tra 1 e 2) dal punto di impatto. La durata del fenomeno é dell’ordine del microsecondo (contro il millisecondo di altri fenomeni connessi all’impatto quali la durata della cavità temporanea e dell’onda di pressione).

Alcuni studi hanno dimostrato che una tale onda può agire sulle terminazioni nervose causando anche il decesso in alcuni casi limite. Viene comunque sortito un effetto sulle terminazioni nervose che può per un tempo più o meno lungo alterare i processi nervosi. L’effetto é analogo ad un brusco colpo dato alla nuca o sul collo. Alcuni studi eseguiti su animali da Göransson [7] hanno dimostrato che colpi sparati alle gambe posteriori di alcuni maiali davano un abbassamento del livello elettroencefalografico di circa il 50% senza alterazione della pressione sanguigna o del tracciato elettrocardiografico ma con un’apnea intorno ai 45 secondi. I test effettuati anche su altri tipi di animali hanno trovato ulteriori conferme. Questi test furono eseguiti utilizzando munizioni per carabina e non trovarono complete conferme in quanto alcuni maiali (3 su 9) non evidenziarono questo tipo di fenomeno che secondo alcuni potrebbe essere annullato dalla somministrazione di alcune droghe (es. eroina).

L’effetto pressorio sui vasi sanguigni è causato dalla cavità temporanea ed è tanto più marcato quanto più i vasi sono elastici e spessi (soggetti giovani hanno tipicamente vasi sanguigni più elastici), mentre è inversamente proporzionale al loro diametro. L’impulso può assumere indicativamente una velocità tra i 4 e i 12 m/s e tende a smorzarsi molto rapidamente nel tempo. L’effetto che ne deriva, riscontrabile anche in traumi non penetrativi da impatto ([3], [6]) quali ad esempio si verificano con i giubbotti antiproiettile (blunt trauma), é in pratica caratterizzato da un aumento della velocità del flusso sanguigno e conseguentemente da un aumento della pressione. Le pareti delle arterie subiscono uno stiramento, il quale provoca una stimolazione dei barocettori presenti sia nel seno carotideo che nell’arco aortico. In seguito a questa stimolazione avviene un aumento degli impulsi nervosi sul nervo glossofaringeo diretti al cervello che vanno ad attivare il sistema nervoso parasimpatico tramite l’efferenza riflessa nel nervo vago. Quest’ultimo provvede ad aumentare il rilascio di acetilcolina che diminuirà l’attività del sistema nervoso simpatico. In definitiva si ha una riduzione della frequenza cardiaca (con conseguente riduzione della gittata cardiaca) e vasodilatazione con diminuzione della pressione sanguigna. Tutto ciò può avvenire nel giro di pochi secondi o pochi minuti. Una stimolazione eccessiva può risultare anche letale.

Esiste una differenziazione molto marcata tra le lesioni causate da proiettili da pistola e quelle causate da proiettili da carabina (i contenuti energetici delle due tipologie di proiettili sono molto diversi) ed il confine tra i due è segnato idealmente dal .30 M1 [5] .
La lesione provocata da proiettili da carabina è caratterizzata da valori maggiori sia di cavità temporanea che permanente. La loro forma allungata facilita inoltre il ribaltamento (tumbling) una volta penetrati. Si tratta di proiettili con energia cinetica in eccesso rispetto a quella tipica richiesta, e per questa loro proprietà in inglese vengono definiti con l’aggettivo “overkilling”. Per proiettili FMJ, questi dopo essere penetrati per un certo tratto generando un “canale stretto” (ingl. narrow channel: NC), a causa della maggiore densità del mezzo attraversato e al localizzato contatto di questo con il proiettile, non risultano sufficientemente stabilizzati e vengono a generarsi fenomeni di ribaltamento spesso associati a frammentazione con conseguente incremento delle dimensioni del tramite e della lesione.

 


– Ogiva Federal HST (espansiva) attraverso 2″ di gelatina balistica –

 

Per proiettili espansivi, la dinamica del tramite risulta strettamente legata alla costruzione e alla morfologia del proiettile, mentre per i proiettili FMJ il fattore determinate è la velocità di impatto. Ai proiettili da carabina sono inoltre sicuramente associabili anche i fenomeni lesivi a “distanza” sopra citati.
La lesione determinata dai proiettili da pistola resta principalmente limitata alla cavità permanente e di conseguenza va ad interessare maggiormente solo i tessuti che sono stati a diretto contatto con il proiettile. Eventuali ribaltamenti portano a conseguenze meno drammatiche che nei proiettili per carabina e comunque risultano meno facilitati a causa della forma più “tozza”. Un incremento dell’effetto lesivo é ottenibile tramite munizioni espansive (il cui uso per difesa é vietato dalla normativa italiana vigente), tenendo conto che l’espansione si verifica solo al di sopra di una certa velocità che dipende dalla morfologia della palla e dalla consistenza dei suoi componenti. Sono state sviluppate anche munizioni di particolare conformazione, che anziché esercitare una azione di lacerazione sui tessuti, esercitano un’azione di taglio, che secondo alcuni risulterebbe molto più efficace [1].

Il collasso (↑)
Anche se il danno sui tessuti é massimo, questo non significa che il collasso sia immediato. Ci sono troppe variabili in gioco molte delle quali anche di carattere soggettivo (condizioni psico-emotive, stress, ecc.) tolte le quali non esiste alcuna certezza che la persona cada a terra immediatamente dopo essere stata colpita. Questo concetto è chiaramente evidenziato nella letteratura medica specializzata ([3] e [5]). D’altro canto, anche la reazione al dolore, oltre che essere soggettiva, può essere notevolmente attenuata dalle endorfine, potenti sostanze antidolorifiche naturali generate dal nostro corpo in particolari condizioni di stress (es. chi ha subito traumi per incidenti stradali avverte solitamente il dolore abbastanza dopo l’incidente stesso). In contesti di combattimento ad esempio, si sono verificati casi in cui talune persone non si erano nemmeno rese conto di essere state colpite.

Tutto questo senza l’assunzione di droghe! Gli effetti “a distanza” citati nel paragrafo precedente non sono stati dimostrati nel caso di munizioni per arma corta e comunque dati i risultati ottenuti non sono una certezza anche nel caso di arma lunga. L’unico vero effetto del quale possiamo essere certi è il progressivo abbassamento del livello di ossigeno nel cervello dovuto alla perdita di sangue conseguente alla ferita. Anche questo effetto può talvolta venire ulteriormente ritardato da quello che é noto anche come “effetto del combattente”, costituito da un richiamo di sangue dagli arti verso il centro del tronco. Questo effetto si traduce in un notevole rallentamento della perdita di sangue nel caso di ferite agli arti o solo in prossimità del tronco finché dura la condizione di stress.

Tenuto conto che anche con un colpo piazzato nel ventricolo sinistro occorrono almeno 10÷12 secondi perché la pressione sanguigna si abbassi a livelli tali da causare la perdita di conoscenza nel soggetto attinto e che con un colpo che interessi il sistema nervoso centrale occorrono comunque 1÷2 secondi, possiamo capire quanto affermato da Marshall e Sanow circa l’illusività dello stopping power. Se poi consideriamo che anche un tiratore mediocre può tranquillamente sparare anche 2 colpi al secondo, abbiamo il quadro completo! A riprova di quanto detto alcune “scuole” (tra cui anche alcune sezioni addestrative dell’FBI) consigliano (cosa assolutamente vietata dalla nostra legislazione) di attingere il bersaglio con il maggior numero di colpi possibili al fine di avere un calo più rapido della pressione sanguigna a seguito della più ampia emorragia provocata.

ALCUNI TIPI DI MUNIZIONI (↑)
Per gli usi specifici di difesa personale e di polizia, il proiettile ideale dovrebbe avere sia buone caratteristiche di penetrazione sugli “hard targets” che, caratteristiche tali da evitare la sovrapenetrazione del bersaglio una volta attinto, riducendo inoltre la possibilità di colpi vaganti. Tali necessità sono ovviamente in contrasto. Nel caso la priorità sia quella di ridurre la profondità di penetrazione (4), garantendo che il proiettile non attraversi il bersaglio scaricando in esso tutta l’energia cinetica disponibile (5), sono state studiate ogive a ridotta densità sezionale. Essendo quest’ultima data dal rapporto massa/sezione, è necessario ridurre la massa del proiettile e/o incrementarne la sua sezione retta. Questa proprietà è raggiunta riducendo la massa del proiettile ad esempio nel caso delle palle THV o incrementando l’area frontale all’impatto come accade nelle ogive espansive. Il medesimo obbiettivo di limitata penetrazione è anche raggiunto con i proiettili frangibili, ossia quei proiettili che all’impatto tendono ad una frammentazione predisposta.

Riportiamo qui di seguito alcune munizioni (molte non commercializzate in Italia) che si caratterizzano per alcune loro singolarità del meccanismo d’azione.

(4) La penetrazione sarà proporzionale alla densità sezionale del proiettile.
(5) La cessione di energia locale sarà inversamente proporzionale alla densità sezionale del proiettile e direttamente legata alla velocità posseduta nel bersaglio dallo stesso.

SFM THV (↑)
Sono proiettili di massa molto ridotta per gli specifici calibri in uso. Per la massimizzazione della velocità alla bocca e della conseguentemente energia cinetica la massa della palla viene ridotta il più possibile. Vista l’esigua densità sezionale, la penetrazione in gelatina risulta modesta (tipicamente prossima ai 15cm). Gli effetti lesivi, anche se spesso non arrivano ad interessare gli organi più interni, sono particolarmente deleteri per i tessuti e gli organi meno profondi e poco elastici a causa dell’ampia cavità temporanea prodotta. Per gli esperti l’efficacia di tali munizioni rimane controversa.

 

 – Ogive SFM THV (riproduzione IGF) –

Federal Hydra Shock (↑)
Sono state sviluppate da Tom Burczynski e sono costituite da una palla a punta cava con un apice centrale all’interno della cavità che è parte integrale del nucleo del proiettile. L’apice centrale ha la funzione di spostare la pressione idrodinamica verso le pareti e di amplificarla come un cuneo. Alcuni test effettuati dall’FBI hanno inoltre dimostrato che l’apice ha anche la funzione di migliorare la penetrazione minima; infatti se rimosso dalla munizione, questa risultava significativamente inferiore. La velocità di espansione ottimale per queste munizioni è tra 300 e 370 m/s. La prima versione era stata progettata originariamente per frammentarsi e la funzione dell’apice era quella di scagliare via le pareti della cavità generando una rapida frammentazione del proiettile all’impatto iniziale, con formazione di un nucleo costituito da una parte cilindrica e dall’apice che continuava nell’avanzamento garantendo la penetrazione minima. Queste munizioni davano un alto valore di cessione iniziale di energia cinetica. Intorno al 1980 vennero acquistate dalla Federal che modificό la struttura in modo da impedire la frammentazione. Anche questa nuova versione si é rivelata molto efficiente come dimostrato dai test dell’FBI effettuati dopo la sparatoria di Miami.

 

 – Federal Hydra Shock –

Remington Golden Saber (↑)
É costituita da una palla a punta cava rivestita con un mantello di ottone simile per tipo e spessore a quello utilizzato per la fabbricazione dei bossoli. Lo spessore del mantello più elevato garantisce una ritenzione di massa praticamente del 100%, fattore determinate per ottenere una buona penetrazione. L’espansione della palla é comunque garantita anche a basse velocità grazie al particolare disegno della parte superiore dell’incamiciatura che presenta intagli più lunghi delle altre palle espansive ed inclinati come a formare una spirale.

 

 – Remington Golden Saber –

Winchester Ranger T (↑)
Si tratta di una munizione a punta cava che all’impatto si espande esponendo sei punte affilate. Il proiettile è incamiciato anche all’interno della cavità e l’incamiciatura è costituita di una particolare lega di rame e zinco contenente una percentuale di rame più alta delle altre palle espansive. La parte dell’incamiciatura interna alla cavità è stata ricotta selettivamente per aumentarne la plasticità. Il risultato complessivo è una palla che non dà frammentazione e garantisce una totale ritenzione di massa. É questo uno dei pochi casi di munizione in cui l’incamiciatura ha funzione nel determinare il meccanismo lesivo che è di taglio dei tessuti (ritenuto da alcuni più efficiente) e non solo di lacerazione e stiramento come per gli altri proiettili. L’efficienza di queste munizioni tuttavia sembra non si sia rivelata superiore a quella di normali munizioni espansive.

 

 – Winchester Ranger T –

Glaser Safety Slug (↑)
Si tratta di munizioni frangibili a punta cava contenenti pallini (numerazione U.S.A.) del 12 (pari a 1,3 mm di diametro) per la versione blue o del 6 (pari a 2,8 mm di diametro) per la versione silver. Quest’ultima presenta maggiore penetrazione rispetto alla precedente per le maggiori dimensioni dei pallini. Sono disponibili anche in munizioni per carabina. La principale caratteristica é quella di avere una bassa penetrazione in materiali comuni (legno, portiere di automobili, ecc.) e scarsa tendenza al rimbalzo ma alta efficacia nel caso di impatto diretto a causa dell’elevata quantità di tessuto distrutto. Si viene a generare infatti una ferita poco profonda ma molto ampia. Per queste sue caratteristiche la munizione è stata impiegata negli Stati Uniti nei servizi di sicurezza (Federal Air Marshal Service) a bordo degli aerie

 

 – Glaser Safety Slug –

PMC Eldorado Starfire (↑)
La principale peculiarità di questa munizione, sviluppata da Tom Burczynski sono le particolari nervature presenti all’interno della cavità e la singolare struttura scanalata di questa. All’impatto, il bordo preintagliato presente all’imboccatura della cavità inizia a rivoltarsi all’indietro separandosi in cinque petali uniformi e permettendo all’espansione di avvenire. Il materiale che entra nella cavità all’impatto, crea una pressione laterale sulle nervature presenti nella cavità spingendole lateralmente e favorendo una espansione quasi istantanea del nucleo di piombo fino al fondo della profonda cavitá. Con l’espansione le nervature affilate vengono a contatto con il materiale impattato favorendo la lacerazione di questo e migliorando la penetrazione. Il risultato é un’ampia cavitá temporanea e permanente. Il disegno della palla é stato sviluppato per garantire un’alimentazione affidabile in armi semiautomatiche.

 

 – PMC Eldorado Starfire –

 

Riportiamo i dati relativi al comportamento in gelatina balistica per le munizioni citate, (fatta eccezione per le Glaser e le THV per le quali non sono state reperite informazioni) ed i relativi “risultati dalla strada” (dati da [1] e [2]). Sono riportati anche i dati relativi a munizioni FMJ per confronto.

Tipo Calibro Peso (grs) Penetrazione (cm) Cavità Permanente (cm3) Cavità Temporanea (cm3) Street Result (%)
Golden Saber 9 mm Luger 124 30,5 54 433 81
.45 ACP 230 36,6 103 416 87
.40 SW 180 32,8 115 457 87
Ranger T 9 mm Luger 147 40,1 79 472 74
.45 ACP 230 33,0 102 416 81
.40 SW 180 33,0 87 477 80
Eldorado Starfire 9 mm Luger 124 34,0 62 592 74
.45 ACP 230 35,1 82 380 86
.40 SW 180 30,5 87 695 83
Hydra Shock 9 mm Luger 124 34,0 62 592 61
.45 ACP 230 30,5 94 465 91
.40 SW 180 38,1 108 642 89
FMJ 9 mm Luger 115 62,2 41 174 61
.45 ACP 230 68,6 70 148 61
.40 SW 180 63,5 51 239 71

 

CONCLUSIONI (↑)
Il grande numero di criteri esposti per la determinazione degli effetti dei proiettili evidenzia che non esiste ancora un metodo universalmente riconosciuto (e probabilmente mai esisterà), ed ancor meno è possibile determinare a priori l’efficacia sul campo del munizionamento. Inoltre, dobbiamo considerare che spesso le caratteristiche richieste alle cartucce ed ai proiettili tendono ad escludersi reciprocamente: si pensi ad esempio all’esigenza di buone caratteristiche espansive in tessuti molli e contemporaneamente alle necessità operative per la perforazione di ostacoli rigidi (portiere d’auto, pneumatici, finestre, separazioni in legno o cartongesso, vestiario, equipaggiamento, ecc). Anche per questi motivi il disegno ed i meccanismi di balistica terminale dei proiettili rimangono continuamente oggetto di variazioni e miglioramenti, così come rimane “fluida” la modellizazione relativa alla balistica della lesione.

 

Bibliografia:
[1] Edwin J. Sanow, Evan P. Marshall “Handgun Stopping Power The Definitive Study” – Paladin press
[2] Edwin J. Sanow, Evan P. Marshall “Street Stoppers” – Paladin press
[3] Karl G. Sellier, Beat P. Kneubuehl “Wound Ballistics and the scientific background” – Elsevier
[4] Martin L. Fackler “Wound Ballistics. A Review of Common Misconceptions” JAMA, May 13, 1988 – Vol 259, No 18 Pages 2730 – 2736
[5] Vincent J. M. Di Maio “Gunshot Wounds” – CRC Press
[6] A. Suneson, HA. Hansson, T. Seeman (1990). “Pressure Wave Injuries to the Nervous System Caused by High Energy Missile Extremity Impact: Part II. Distant Effects on the Central Nervous System. A Light and Electron Microscopic Study on Pigs”. The Journal of Trauma 30 (3): 295–306
[7] Göransson AM, Ingvar DH, Kutyna F (January 1988). “Remote Cerebral Effects on EEG in High-Energy Missile Trauma”. The Journal of Trauma 28 (1st Supplement): S204–S205
 


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    5 Commenti

    1. roberto

      Buon giorno,
      complimenti per l’articolo molto interessante; ho notato pero’ che non avete parlato degli studi dell’IWBA, del Dr.Fackler (citato solo nella bibliografia) e di MacPherson. Forse per completezza delle informazioni dovreste farlo.

      Saluti,
      R

    2. Speedy

      Ciao Roberto,

      grazie per il tuo commento a proposito del nostro ultimo articolo.

      Hai ragione, causa numerosità e vastità delle informazioni da riassumere e sintetizzare in un solo articolo, abbiamo omesso di citare alcuni autori/studi e tra questi quelli da te indicati.

      Proveremo ad integrare alcune delle informazioni mancanti su uno specifico addendum o su un nuovo articolo.

      Saluti,
      Speedy.

    3. Paolo Cutolo

      Articolo di alto pregio tecnico-scientifico. Complimenti.

    4. dani perrone

      Ottimo articolo tecnico!

    5. test

      This blog was… how do I say it? Relevant!! Finally I’ve found something that helped me.
      Appreciate it!

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