MBM432 Balistik Malzemeler

MBM432 Balistik Malzemeler

Balistik Balistik uygun bir sistem yardımıyla, ateşlenen yada fırlatılan nesnelerin atmosferik koşullarda yerçekiminin de etkisiyle yapmış olduğu hareketi inceleyen bilim dalı olara açıklanabilir. İç Balistik: Ateşli silahın tetiği çekildikten sonra mermi çekirdeğinin namlu ağzını terk edinceye kadar geçen sürede mermi kovanı ve mermi çekirdeğinin durumunu inceler. Balistiğin bu bölümü, kapsül, kapsül ateşlenmesi, barutlar, yanma hızı, yivler, yivlerin sayısı, hazne, namlu boyutları ve hızla ilgilenir. Dış Balistik: Mermi çekirdeğinin namlu ağzından çıktıktan sonra hedefe çarpıncaya kadar geçen zaman içerisinde havanın direnci, mermi çekirdeğinin yer çekimi etkisinde kalması, yere düşüşü, sürüklenişi ve dengesi ile ilgilenir. Terminal Balistik: Mermi çekirdeğinin hedefe çarptıktan sonra, duruncaya kadar yaptığı delme gücü, enerjisini çarptığı cisme iletmesi gibi etkilerle ile ilgilidir. Adli Balistik: Ateşli silahlarda kullanılmış mermi çekirdekleri ve kovanların incelenmesi sonucunda belli bir silahtan atıldığını tespit ederek, olaya karışmış diğer silahların ayırımı ile uğraşır. Saçmaların ve barut artıklarının dağılış şeklinden, atış mesafesi tayinini yapar.

BAZI TANIMLAR Penetrasyon: Delme, içine girme (penetration) Perforasyon : Delip geçme (perforation) Mermi : Delici, penitrator (penetrator) Parçacık: Fragment, kırılmış parça (fragment) Sekme : Merminin hedeften sekmesi (ricochet)

Hedef Hedef ise performansı ve özellikleri mermi tarafından azaltılmaya çalışılan, buna karşılık merminin çarpma etkilerini azaltmaya çalışan,delinmeye karşı koyan cisimdir. Nüfuziyet (Penetrasyon) Mermi yada penetratorun, hedef içerisine girmesi olarak tanımlanabilir. Penetrasyon işleminde, mermi hedefi tamamen delip geçmemektedir. Genellikle merminin hedef içerisinde saplanıp kalması, yüzeyden sekmesi veya çarpma dolayısıyla hedef yüzeyinde krater meydana getirmesiyle son bulur. Delinme (Perforasyon) Perforasyon kavramı ise nüfuziyetten farklıdır. Hedefin mermi yada penetrator tarafından tamamen delinmesi anlamını taşımaktadır.

Mermi Hedeflerdeki hasar mekanizmasını incelemek amacıyla kullanılan üç çarpma vasıtası vardır. Bunlardan mermi, balistik performans amacıyla dizayn edilmiş cisimdir. Penetrator, terminal balistik fonksiyonu olan cisimdir. Striker ise çarpma görevini gören herhangi bir cisim olabilir. Mermiler minimum uçuş zamanı, minimum hasar, maksimum kinetik enerji, maksimum penetrasyon ve maksimum menzil amaçlanarak dizayn edilmişlerdir.

Gelişen teknolojinin de yardımıyla, değişik silahlar için, hız, şekil, çekirdek yapısı gibi özellikleri birbirinden çok farklı, değişik amaçlara hizmet eden birçok mermi türü geliştirilmiştir. Balistik koruyucu elemanlardan da böyle çeşitlilik gösteren mermilere karşı koruma sağlamaları beklenmektedir. Her alanda gelişen teknoloji, balistik koruyucu özelliğine sahip malzemelerde de atılım yapmış ve tasarımcıya yüksek performanslı malzemeler sunulmuştur. Bunlardan başlıcalar; para-aramid, cam fiberleri, Al 2 O 3, SiC ve B 4 C seramikleri, balistik amaçlı çelik ve alüminyum gibi metallerdir. Tasarım esnasında balistik koruyucu malzemelerin özelliklerini bilmek kadar, tehlike arz eden mühimmatın özelliklerini bilmek de gereklidir. Göz önünde bulundurulması gereken başlıca mermi özellikleri şunlardır. Mermi çekirdeğinin sertliği (çelik, kurşun, bakır, vb.), Merminin ucunun sivri veya küt oluşu, Çekirdek ağırlığı, Mermi hızı, Çöküntü yapma etkisi, Delme etkisi, Ateşlendiği namlu uzunluğu. Mermi çekirdeğinin sertliği arttıkça delme gücü de buna bağlı olarak artar. Çünkü merminin durdurulabilmesi, mermi çekirdeğinin çarpma anında ezilmesi ve yayvanlaşması oranında mümkündür. Bu nedenle sert uçlu mermilerin yumuşak koruyucularla durdurulması düşünülmemektedir. Bu mermiler zırh delici ( AP: Armor Piercing) olarak tanımlanmakta olup, çekirdekleri genellikle çelikten yapılır ve ancak metal gibi sert koruyucularla durdurulabilir.

AP: Zırh delici mermi iç yapısı

Koruyucu Zırhlar Zırh tanımı Tehditler Kısa tarihçesi Temel teoriler Tehdit çeşitleri Zırhlar malzemeleri Zırhlar (Çeşitleri, analizleri, tasarımları) Örnek çalışmalar Zırh teknolojilerinin öngörülen gelişimi Sonuç ve değerlendirme

Zırh Nedir? İnsanları, araçları ve binaları çeşitli silahlara karşı korumak için kullanılan, değişik malzemlerden yapılan koruyucu yapılardır.

Zırh, Tarih öncesi dönemlerde kalkan veya vücut zırhı olarak, Ortaçağ dönemlerinde şövalyeler tarafından tüm vücutlarını kaplayan çelik levhalar olarak, Günümüzde önce binek hayvanlara kısmen zırh takılırken motorun keşfi ile savaşlarda personel taşımak için hafif zırhlı araçların kullanılmaktadır. Çeşitli savaş araçlarında değişik tiplerde kullanım alanları vardır. Silah teknolojisindeki ilerlemelere zırh teknolojisindeki gelişmeler paralellik göstermektedir.

Tanklarda kullanılan zırhlar ilk olarak 15 Eylül 1916 da savaş sahnesinde boy göstermiş olan tanklarda kullanılmış ve bu tanklar birinci dünya savaşının sonucunu belirlemiştir. Polonya tarafından 1930 yılında üretilmiş olan Vicker-E zırhlısı

İkinci dünya savaşına gelindiğinde ise tankların kullanımı halen yaygınlaşmamıştı. Ancak Hitler in tankları ile tüm Avrupa yı işgale başlaması üzerine tüm ülkeler inanılmaz bir tank üretim yarışına başlamıştır. ABD Rusya Almanya İngiltere 1940 331 2794 1469 1399 1941 4052 6590 3256 4844 1942 24997 24668 4098 8611 1943 28497 24000 6083 7476 1944 17565 29000 8466 2476 1945 11985 5448 988 - İkinci Dünya Savaşı Ülkelere Göre Tank Üretimi

İkinci dünya savaşı sonrasında savaşta tankların üstünlüğü görüldüğü için tankların ve dolayısıyla da zırh teknolojilerinin geliştirilmesi için ülkeler arasında büyük bir yarış başlamıştır. Bu kapsamda 1950-1960 yıllarında geliştirilen tanklar genel olarak tank savar silahlara karşı dayanıklı olmalarına karşın silah teknolojilerindeki sürekli gelişmenin zırh teknolojileri tarafından takip edilmesi gerekliliğini ortaya çıkarmıştır. 1960-1970 li yıllarda ise artık zırh malzemesi olarak homojen döküm çelikten vazgeçilmeye başlanmıştır. Daha sonraki dönemlerde ise daha hafif ve dayanıklı zırh teknolojileri üzerine araştırmalar gerçekleştirilmiştir. Günümüzde hafif, dayanıklı, tankın kullanımını ve personelini etkilemeyecek zırhlar üzerine çalışmalar devam etmektedir

ZIRH KULLANIM ALANLARI Askeri platformlarda - Kara platformları (Tank, zırhlı araçlar,...) - Hava platformları (uçak, helikopter,...) - Deniz platformları (savaş gemisi, denizaltı,...) Önemli techizatın, askeri barınakların ve yapıların korunmasında (sığınaklar, komuta kontrol merkezleri, nükleer santral,...) Personelin korunmasında (kurşun geçirmez yelek, miğfer,...) Zırhlar kullanılmaktadır.

Leopard 2 tankı Challenger 2 tankı Amerikanın geliştirdiği geleceğin savaş sistemi tankı

Balistik İstatistikler İnsanın kendini dış etkenlerden koruma ihtiyacının doğmasıyla, vücudun hangi bölgesini hangi seviyede korumak gerektiği problemi ortaya çıkmıştır. Bu sorulara cevap verirken tehlike arz eden mühimmatın cinsi ve hangi oranda etki yapdığı bilinmelidir. Savaş esnasında, konvansiyonel silahlar kullanıldığı gibi çok ileri teknolojilerin kullanıldığı ve karşı güçlerin tamamının ortadan kaldırılmasına yol açan silahlar da kullanılmaktadır. Burada anlatılan balistik koruyucu elemanlar, bu silahlardan yalnızca tabanca, tüfek, el bombası ve mayın gibilerine karşı kullanılmaktadır. En uygun koruyucu kombinasyonunu seçmek için savaşlardaki kayıp istatistiklerine bakmak gereklidir. Aşağıdaki şekilde verilmiş olan değerlerden de anlaşılacağı gibi Vietnam savaşında koruyucu teçhizat kullanan personel 9900 kayıp verirken, kullanmayanlar 35800 kişi kayıp vermiştir.

40 35 30 25 20 15 10 5 0 Kayıp Sayısı x 1000 9,9 Vietnam 35,8 Kayıp Kayıp Sayısı Sayısı Bu grafikten de anlaşılacağı gibi Balistik Koruyucu Yelek ve miğfer kullanan kuvvetler % 70-80 daha az kayıp vermektedir. Aşağıda verilen grafiklerin de gösterdiği gibi koruyucu teçhizat sadece ölümleri değil yaralanmaları da azaltmaktadır. Koruyucu Kullanan Personel Koruyucu Kullanmayan Personel Vietnam savaşında verilen kayıp istatistikleri 2500 2100 2000 2000 2000 1500 1500 1000 460 550 1000 500 700 150 500 500 0 Yaralı 11 Ölü 0 Yaralı Koruyucu Kullanan Ölü Koruyucu Kullanmayan Koruyucu Kullanan Koruyucu Kullanmayan Kore savaşındaki istatistiklikler Lübnan savaşındaki istatistiklikler

Başlangıçta karşımıza çıkan, Vücudun hangi bölgesine koruma yapılmalı? sorusunun cevabını yine istatistik bilgilerinde bulmak mümkündür. Vietnam savaşı istatistiklerine göre, kayıpların en büyük nedeni vücudun karın, göğüs, baş ve boyun bölgelerine isabet eden şarapnel ve mermilerdir. Karın ve Göğüs 47% Diğer Bölgeler 9% Baş ve Boyun 44% Bu durumda vücudun, karın, göğüs, baş ve boyun bölgelerine koruma yaparak % 91 oranında kayıpları önlemek mümkün olacaktır. Bu tür bir koruma yapmak için balistik koruyucu yelek giymek yeterli olacaktır. Ancak kompozit miğfer de kullanılmalıdır

İstatistikler üzerine farklı bir çalışmada Amerikan FBI tarafından 1989-1998 yılları arasında gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalara göre o yıllar arasında 682 güvenlik görevlisi görev başındayken yaşamını yitirmiştir. Bu olayların %70 inde tabanca, %16 sında tüfek, %5 inde saçma tüfeği, %2 sinde bıçak ve %7 sinde farklı araçların kullanıldığı, aynı olaylarda saldırgan ile kurbanlar arasındaki mesafe oranlarının; 0.0-1.5 m %51, 1.6-3.0 m %21, 3.1-6.0 m %11, 6.1-15.0 m %9, 15 m üzerindeki uzaklıkların ise %8 olduğu tespit edilmiştir (Şekil 2.19.).

Çalışmada görev başında öldürülen kanun adamlarını 270 inin balistik koruyucu kullandığı, 356 sının balistik koruyucu kullanmadığı anlaşılmıştır (Şekil 2.20.). Balistik koruyucu olan bölgeye % 48 daha az saldırı olmuştur.

HEDEF BALİSTİĞİ ve MÜHİMMATLAR

Hedef Balistiği Kinetik Enerjili Mühimmatlar Kimyasal Enerjili Mühimmatlar Burada özellikle zırhlara etkili olan mühimmatlara ver verilmiştir.

Hedef Balistiği Hedef Balistiğinin kapsamı Hedef Çeşitleri Hedeflerin Kalınlıklarına, Yapılarına, Geometrilerine göre sınıflandırılması Hedeflerin Nüfuz Edilebilmelerine göre sınıflandırılması

Kinetik Enerjili Mermiler Hedefe Çarpan KE Mermilerin Davranış Olasılıkları APFSDS Mermileri (armour-piercing fin-stabilized discarding-sabot ) Patlayıcı ile Şekillendirilen (EFP) Mermiler

Kimyasal Enerjili Mühimmatlar Tahrip (HE) Çukur İmla Haklı (HEAT) Tahrip Plastik (HESH/HEP)

Hedef Balistiği Silah sistemleri ve mühimmatın performans seviyesini, hedef üzerinde bırakılması istenen etkinin gerçekleşme derecesi belirlemektedir. Kinetik enerjili mermilerin Kimyasal enerjili mermilerin Roket ve güdümlü füzelerin Mayınların ve lazer silahları dahil diğer mühimmatların hedef üzerindeki etkileri HEDEF BALİSTİĞİ kapsamında incelenir.

Hedef Balistiği Hedef balistiğini etkileyen faktörler: Mühimmatın tapa mekanizması Merminin hedefe çarpma açısı ve hızı Mermi ve hedeflerin karekteristik özellikleri

Hedef Balistiği Tapa Mekanizması Tapa mekanizmasının amacı, hedef üzerinde istenen etkinin meydana getirilmesini sağlayacak en uygun zamanda ve şekilde merminin tetiklenmesidir.

Hedef Balistiği Çarpma Açısı Çarpma açısı θ (NATO açısı), merminin geliş yönü ile hedef normali arasındaki açı olarak verilmektedir.

Merminin yapısına, Hedef Balistiği Çarpma Açısı Uçuş esnasında merminin dengelenme derecesine, Hedefin çarpma anındaki konumuna ve dış yüzey yapısına bağlı olarak değişebilmektedir. İdeal zırh delme işlevi için tahrip plastik mermileri hariç diğer tüm zırh mermilerinde çarpma açısının sıfır derece olması istenmektedir.

Hedef Balistiği Hedef Çeşitleri Zırhlı araçların tasarımında ağırlık ve hacim parametreleri önemli sınırlamalardır. Dolayısıyla zırhlı araçlarda çevikliğin korunması için kütle ve hacim etkinliği yüksek olan zırh çeşitleri tercih edilmektedir.

Hedef Balistiği Hedef Çeşitleri Amerikan askeri standardına (MIL-A-12560H) göre haddelenmiş zırh çeliğinin birim alandaki kütle etkinlik değeri bir olarak kabul edilmektedir. Bu referansa göre diğer zırh çeşitleri için kütle etkinliği değerleri kinetik enerjili ve çukur imla haklı mühimmat tehditleri açısından yaklaşık olarak Çizelge 2.1 deki gibi verilebilmektedir. Zırh Türü (SC) Kütle Etkinliği (KE) Kütle Etkinliği Reaktif Zırhlar 3-4 1.5 Seramik Zırhlar 2.5-3.5 1.4-1.6 Alüminyum Zırhlar 1.2 1.2

Hedef Balistiği Hedeflerin Sınıflandırılması Hedeflerin Kalınlıklarına Göre Sınıflandırılması İnce zırhlar Kalın zırhlar Yarı Sonsuz Hedefler

Hedef Balistiği Hedeflerin Sınıflandırılması Hedeflerin Yapılarına Göre Sınıflandırılması Yapısal Monoblok Döküm Zırh Yapısal Kaynaklanmış Döküm Zırh İlave Zırhlar Modüler Zırhlar Kompozit Sandiviç Zırhlar Diğer

Hedef Balistiği Hedeflerin Sınıflandırılması Hedeflerin Yapılarına Göre Sınıflandırılması Reaktif Zırhlar Elektrik Zırhlı Yapılar Metal Çubuklu Kafes Zırha Sahip Yapılar

Hedef Balistiği Hedeflerin Sınıflandırılması Hedeflerin Nüfuz Edilebilmelerine Göre Sınıflandırılması Düşük Mukavemetli Hedefler (Gevşek Toprak, İnsan Vücudu) Orta Mukavemetli Hedefler (Beton, Tahta) Yüksek Mukavemetli Hedefler (Seramik, Kompozit ve Metaller)

MÜHİMMATLAR Kinetik Enerjili Mühimmatlar APFSDS, APDS Hafif silah mermileri EFP (Patlayıcı tarafından şekillendirilen mermi) Kimyasal Enerjili Mühimmatlar HE (Şok ve parçacık tesirli) klasik tahrip mühimmatlari HEAT (Çukur imla haklı mühimmatlar) HESH/HEP (Tahrip Plastik mühimmatlar)

Günümüz muharebe sahasında tanklara karşı kullanılabilecek mühimmatı içeren NATO ya ait genel bir tehdit analizi Şekilde verilmiştir. MERMİLER

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler Kinetik enerjili mermi hedefe çarptığında; Merminin çarpma açısı, Burun şekli, uzunluğu, yoğunluğu, sertliği, Merminin toplam enerjisi ile Hedefin hangi malzemelerden oluştuğu, şekli, eğimi, yoğunluğu, sertliği, katman yapısına bağlı olarak hedefe etki eder.

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler Kinetik enerjili bir mermi hedefe çarptığında üç türlü davranış gösterebilir: Zırh Kalınlığının Bir Miktarını Delerek Hedefe Kısmi Nüfuz Etme Zırhı Tümüyle Delip Geçerek Hedefe Komple Nüfuz Etme Zırhtan Sekme

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler Delici çubuk mutlaka ön tarafının zırha teması ile oluşan gerilme dalgalarına maruz kalacaktır. Delici çubuğun zırhla çarpışması zırhın geri bölgesi tarafından hissedilicektir. Bundan dolayı kinetik enerjili mermiler delecekleri zırhla beraber analize tabi tutulmaktadır.

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler Hedefe Komple Nüfuzun Aşamaları: Çarpma: Hedefe çarpma anında (ilk aşama), gerilme dalgaları delme işlemini başlatacak düzeydedir. Kısmi Nüfuz: Bu aşamada oluşan basınç hem mermi hem de zırh malzemelerin akma mukavemetlerinin oldukça üzerindedir. Temas etmeleri sonucu yüksek basınçlara maruz kalan metal zırh malzemeleri ile delici çubuk metali beraberce sıvı gibi davranmaktadırlar.

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler Bu aşamada (zırh içinde ilerleme sürecinde) delici çubuğun boyu erime nedeniyle sürekli kısalmaktadır. Bu sürecin hidrodinamik rejimle değerlendirilmesi iyi bir modelleme olarak kabul edilmektedir.

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler Şekilde 1200 m/s hıza sahip bakırdan imal edilmiş uzun bir çubuğun alüminyum zırh plakasına çarmasıyla meydana gelen delme süreci gözükmektedir. (Kısmi Nüfuz Süreci)

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler Zırh delici merminin zırhı komple delemeden kısmi nüfuz etmesi bile, yarattığı şok dalgaları vasıtası ile zırh arkası bölgeden parçacıkların kopmasına neden olarak hedefin imhasına neden olabilmektedir.

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler Komple Nüfuz: Üçüncü aşama ise, merminin hedefin arka yüzeyinden çıkarak delme işlemini tamamlamasıdır. Bu aşama zırh arkasında zaiyat veya tahribat meydana getirmek açısından oldukça önemlidir.

Komple nüfuz, mermi hızı ve yapısı ile hedef tipine bağlı olarak değişik şekillerde gerçekleşir. Kinetik Enerjili (KE) Mermiler

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler Hedefe komple nüfuz etme

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler Hedefe komple nüfuz etme İlk aşamada merminin zırha komple nüfuz edebilmesi büyük önem taşısa da, mermi tarafından zırh arkasında oluşturulacak tahribat etkinliği esas önemli performans parametresidir. Bunun için icra edilen testlerde çeşitli sensörler, şahit levhaları ve insan modelleri (jöle-sabun karışımından) zırh arkası etkiyi değerlendirmekte kullanılmaktadır.

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler Kinetik enerjili bir merminin hedef üzerindeki etkisi; Merminin enerjisine Merminin uzunluğu ve çapına, zırha çarpma açısına ve mermi ile hedefin metalurjik yapılarına bağlıdır.

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler Kinetik enerjili mermiler için merminin hedefe çarpma hızı, toplam enerjiyi karesi oranında etkilediğinden, hedefteki delme ve hasar etkisini belirleyen en önemli faktördür. Kinetik enerjili mermilerde amaç, hedef üzerinde mümkün olduğu kadar küçük bir alanda mümkün olduğu kadar fazla enerjiyi odaklamaktır.

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler APFSDS Mermileri APFSDS mühimmatları kanatlarla dengelenen yüksek yoğunluklu delici çubuk, bu delici çubuğu namlu ağzına kadar ivmelendiren hafif alaşımlardan üretilmiş sabot, kovan içindeki sevk barutu bölmesi ve ateşleyici kısmı barındıran metal dip tabladan oluşmaktadır.

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler APFSDS Mermileri Delici çubuğun hedefe çarpması ile birlikte hedef ve mermide gerilme dalgaları meydana gelmektedir. Delici çubuk hedefe çarptığında zırh içinde şok dalgaları yayılırken aynı zamanda kendi içinde de geriye doğru ilerleyen şok dalgaları oluşmaktadır. Çubuk içindeki şok dalgalarının etkileşimi sonucunda gerilmeler çubuk metalinin kırılma mukavemetini aşarsa, delici çubuk parçalanıp kırılmaktadır.

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler APFSDS Mermileri Şok dalgaları yayılırken dalga etkileşiminin bir çok kere tekrarlanmasına imkan tanımaları ve şok transferini kısmen engellemeleri nedeniyle çok metal katmanlı veya boşluklu zırhlar uzun delici çubukları etkisizleştirmede daha iyi performans göstermektedir. Monoblok zırhlarda ise APFSDS mermisi hedefe kısmi nüfuz etse dahi, tahrip plastik mermilerinin benzeri bir etki göstererek zırh arkasında tahrip edici etki yapabilmektedir.

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler APFSDS Mermileri Etkin Delici Çubuk Tasarımı Uzun ve dar kesit alanlı mermi Yüksek yoğunluk ve kırılganlık direnci Büyük mermi taban alanı, düşük ağırlık

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler APFSDS Mermileri Delici çubuk dar kesitlidir. Delici çubuk uzundur. Delici çubuk yoğunluğu ve kırılganlık direnci yüksek olan tungsten, sertleştirilmiş çelik veya zayıflatılmış uranyum malzemelerinden sinterleme yolu ile imal edilmiştir. Delici çubuk mermiyi namlu içerisinde taşıyan ve namlu ağzında yüksek hızlara ulaşmasını sağlayan hafif alaşımlardan yapılmış sabotla desteklenmiştir.

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler APFSDS Mermileri Sabot düşük çaplı kinetik enerjili mermilerin daha büyük çaptaki namludan atılmasını sağladıktan sonra, uçuş yolu başlarında hava direnci sonucu mermiden pedallar halinde ayrılmaktadır.

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler APFSDS Mermileri APDS mermilerindeki dönü dengeli kısa delici çubukların kanat dengeli delici çubuklara göre eğimli hedeflere sekmeden tutunması ve dik olarak zırhı delmeleri, yüksek dönü hızları sayesinde daha kolaydır. 105 mm APDS mühimmatı ile namlusundan vurulmuş bir tank şekilde görülmektedir.

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler APFSDS Mermileri Ayrıca zırh delici çubukların çarpışma anındaki sapma açıları küçük bir değerde olsa dahi, delme performansını önemli ölçüde azaltmaktadır. Şekilde haddelenmiş homojen çelik zırhın 105 mm Tank Topundan atılmış kinetik enerjili mermi tarafından delinmiş hali görülmektedir.

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler APFSDS Mermileri 120 mm lik yivsiz setsiz tank topu namlularıyla kanatçık dengeli olarak atılan APFSDS mermilerinin ortalama 2 cm çapında ve 70-80 cm uzunluğundaki delici çubuklarına, mevcut teknoloji ile namlu ağzında 1700-1850 m/s lik bir hipersonik hız değeri kazandırılabilmektedir. Günümüzde deneysel 140 mm tank toplarıyla atılan bir metre civarındaki prototip APFSDS mermileri ile yaklaşık 1000 mm RHA eşidi delme performansına ulaşılabilmektedir.

Kinetik Enerjili (KE) Mermiler APFSDS Mermileri Etkin aerodinamik yapılarına rağmen bu mermiler, hava direnci sebebi ile her bin metrede ortalama 50-70 m/s arası bir hız kaybına uğramaktadırlar. Uçuş süresince kinetik enerjileri azalan APFSDS mermilerinin zırhlı araçlara karşı etkili menzillerinin belirlenmesinde, bu husus önemli bir kriterdir. APDS Mermileri yiv-setli namlu ile fırlatılır, dönü dengelidir, delici çubuğu daha kısadır. APFSDS Mermileri kanat dengeli olup yivsiz-setsiz namlularla fırlatılır, delici çubuğu daha uzundur, delebileceği zırh kalınlığı daha büyüktür.

Kimyasal Enerjili Mühimmatlar Kimyasal bir reaksiyon sonucu patlama veya yanma ile hedefte etki gösteren mermilerdir. Tahrip (HE) Mühimmatları Çukur İmla Haklı (HEAT) Mühimmatlar ( high-explosive anti-tank) Patlayıcı ile Şekillendirilen (EFP) Mermiler Tahrip Plastik (HESH/HEP) Mühimmatları (High-explosive squash head/ High Explosive, Plastic)

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Tahrip (HE) mühimmatları Tahrip mühimmatları hedefte hasarı ya parça tesiri ile, ya da yüksek basınçlı patlama tesiri ile meydana getirmektedir. Bu tür mermilerin hedefteki etkisi atış yapılan mesafeden bağımsızdır. Modern bir mermide bu şarapnel parçalarının hızı 1000-1500 m/s civarında olup, ağırlıkları 1.2-3.75 gram arasında değişmektedir. Parçacıkların çevreye yayılması kabuk kalınlığına, Wpatlayıcı/Wmetal kabuk ağırlık oranına, kabuk metalinin cinsine ve şekillendirilmesine bağlı olarak değişmektedir.

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Çukur İmla Haklı (HEAT) mühimmatlar Çukur imla hakkına sahip mühimmatlar, zırhlı hedeflerin az miktarda patlayıcı madde ile delinerek imha edilebilmesi maksadıyla geliştirilmiştir. Çukur imla haklı mühimmatta patlayıcı boş bir koninin etrafına yerleştirilmiş olup, koni kılıf metalinin erimesi sonucu oluşan ve çok az bir kütleye sahip yüksek hızlı jet, zırha etkin olarak nüfuz edebilmektedir.

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Çukur İmla Haklı (HEAT) mühimmatlar Munroe prensibine göre patlayıcı içinde konik bir boşluk bırakıldığında delme performansının arttığı gözlemlenmiştir. Daha sonra çukur imla hakkının iç yüzeyi, ince bir metal kılıfla kaplanarak delme performansı önemli ölçüde artırılmıştır. (a) Tam Dolu (b) Konik Boşluklu (c) Metal Kaplamalı, Konik İmla Hakkı İmla Hakkı Boşluklu İmla Hakkı

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Çukur İmla Haklı (HEAT) mühimmatlar

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Çukur İmla Haklı (HEAT) mühimmatlar

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Çukur İmla Haklı (HEAT) mühimmatlar Çukur imla haklı mühimmatlarda çok küçük bir alan üzerine odaklanmış olan infilak maddesinin enerjisi son derece yüksek hızlı ve derin delme gücüne sahip bir jet meydana getirmektedir.

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Çukur İmla Haklı (HEAT) mühimmatlar Patlama şok dalgaları metal kılıfa vardıklarında, koni üzerinde ani olarak çok yüksek bir basınç artışı oluşturmaktadır. Bunun sonucunda metal kılıfın yüksek enerji ile yüklenen parçacıkları, simetri nedeni ile koninin merkez eksenine doğru çökmektedir

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Çukur İmla Haklı (HEAT) mühimmatlar Yüksek hızdaki jeti meydana getiren malzeme koni kılıf metalidir. Jeti koni kılıf metalinin geride kalan malzemesini içeren ve hızı jete göre düşük olan art kısım takip etmektedir. Jetin ön kısmının hızı yaklaşık olarak 8000-9000 m/s, arka kısmının hızı ise 1000-2000 m/s dir. Jet, zırh ve koni metali içindeki ses hızından daha hızlı hareket etmektedir. Koni çökerken sıvı gibi davranan koni metali, her yönden eşit ötelendiği için koninin dikey ekseninde öne doğru bir hız bileşeni ile toplanacaktır.

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Çukur İmla Haklı (HEAT) mühimmatlar Maksimum penetrasyon kalınlığı jetle hedef arasındaki mesafeye ve jet uzunluğuna bağlıdır.

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Çukur İmla Haklı (HEAT) mühimmatlar Jetin zırh delme kabiliyeti büyük oranda jetin uzunluğuna, çapına,hızına, jetin ön ve arka kısmı arasındaki hız farkına bağlıdır. Bu yüzden çukur imla haklı merminin uygun patlama mesafesinde tetiklenmesi, jetin istenen boya ve kalınlığa ulaşabilmesi açısından önem taşımaktadır.

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Çukur İmla Haklı (HEAT) mühimmatlar Çok kısa patlama mesafesi için oluşan jetin uzunluğu hedefi delmek için yetersiz kalacaktır. Çok uzun patlama mesafesi durumunda ise jet uzunluğu jet bütünlüğünü ve hedefteki etkisini kaybedecek kadar büyüktür. Şekilden de anlaşılacağı gibi maksimum perforasyon için optimum bir patlama mesafesi gerekmektedir.

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Çukur İmla Haklı (HEAT) mühimmatlar Optimum patlama mesafesi (Standoff-Ara mesafe) harp başlığı veya mermi çapı cinsinden ifade edilir. Optimum penetrasyon optimum jet uzunluğu oluştuğunda gerçekleşir. Optimum patlama mesafesi 2 ile 6 harp başlığı çapı kadardır.

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Çukur İmla Haklı (HEAT) mühimmatlar

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Çukur İmla Haklı (HEAT) mühimmatlar Kılıf Metali Molibden Olan 146 mm Çapında Çukur İmla Haklı Harp Başlığının Statik Test Atış Düzeneği ve Atış Sonrası Hedefteki Etkisi

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Çukur İmla Haklı (HEAT) mühimmatlar 5.5 kalibre patlama mesafesinden itibaren 80 mm lik kalınlıkta 22 tane RHA bloğunun yerleştirilmiş olduğu statik test atış düzeneğinde atış sonrasında RHA plakalarında, ortalama delik çapı 20 mm olan 1450 mm lik bir delme performansına ulaşıldığı görülmektedir.

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Çukur İmla Haklı (HEAT) mühimmatlar Yüksek simetri hassasiyetinden dolayı çukur imla haklı mühimmatın üretiminde en basit metal kılıf şekli koni olsa da, değişik şekildeki metal kılıflar jete istenen hız türevinin kazandırılması maksadıyla kullanılabilmektedir. Lale, ikiz koni, çan, veya borazan şeklindeki metal kılıflar jetin uzunluğunun artırılması amacıyla üretilmektedir.

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Çukur İmla Haklı (HEAT) mühimmatlar Kılıf metali olarak genelde bakır, molibden ve tantalum kullanılmaktadır. Maliyet göz önüne alınmasaydı, bakırdan daha yoğun olan ve merkez eksene çöküşte plastik olarak daha iyi şekil değiştiribilen altın ideal bir kılıf metali olarak kullanılabilirdi. Yüksek yoğunluktaki metaller hedefte küçük çaplı ve derin, düşük yoğunluktaki metaller ise hedefte büyük çaplı ve kısa yarıklar meydana getirmektedir. Konik metal kılıf, yaklaşık olarak çukur imla haklı harp başlığı çapının %2 si kadar bir kalınlıkta üretilmektedir.

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Çukur İmla Haklı (HEAT) mühimmatlar Ara mesafe İle Delme Performansı Arasındaki İlişki Çukur imla haklı patlayıcı ile hedefte istenilen tahribatın yapabilmesi için, koni tabanı ile hedef arasında tetiklenme anında belirli bir mesafenin bulunması (ara mesafe) gerekmektedir. Jetin ucu ve gerisi arasındaki hız türevinden dolayı patlama mesafesine göre zırhı delecek jetin boyu değişebilmektedir.

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Çukur İmla Haklı (HEAT) mühimmatlar Tanksavar füzelerinde en uygun patlama mesafesinin belirlenmesi maksadıyla, çarpışma sensörü yerine füzenin ön kısmına laser sensörü yerleştirilerek mesafe ölçülüp, harp başlığının doğru mesafede ateşlemesi sağlanmaktadır. Eğer bu mesafe olması gerektiğinden uzun tutulursa, içindeki hız türevi nedeniyle jetin aşırı uzaması sonucu bütünlüğü bozulacaktır. Jetin dağılması nedeniyle zırhta daha geniş çaplı ve düzensiz kısa çukurlar açılacak, sonuçta delme performansı önemli oranda azalacaktır.

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Çukur İmla Haklı (HEAT) mühimmatlar Tankların kısmen zayıf tarafı olan üst kısmını hedef alan çukur imla haklı tanksavar füzeleri, hedeflediği zırhlı aracın üst kısmından belli bir yükseklikte yere paralel uçarken çukur imla hakkını tetiklemektedir. Tetiklenme anını, aktif kızılötesi lazer tarayıcılı tapalar belirlemektedir. Ortalama 200 m/s uçuş hızına sahip tanksavar füzelerinde, delici jetin bütünlüğünün korunarak, füze uçuş istikametinden değişik olarak aşağı bir doğrultuda zırhlı aracın tavanına doğru yöneltilebilmesi oldukça karmaşık bir tasarım sorunudur.

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Çukur İmla Haklı (HEAT) mühimmatlar HEAT mühimmatlarına Karşı Zırh Koruması Çok katmanlı pasif kompozit zırhlar ile reaktif zırhlar kolaylıkla jetin bütünlüğünü bozarak çukur imla haklı mühimmatları etkisiz hale getirebilmektedir. Özellikle kompozit zırhlar içinde bulunan seramik katmanlar metal esaslı katmanlara göre jet tarafından daha ince bir delik halinde delinebilmekte, bu da takip eden jet kısımlarının delik yanlarına sürtünerek etkisini daha çabuk yitirmesine neden olmaktadır.

Kimyasal Enerjili mühimmatlar Çukur İmla Haklı (HEAT) mühimmatlar Özellikle çukur imla haklı mühimmata karşı kullanılan reaktif zırhlar için ikiz çukur imla haklı harp başlığına sahip tanksavar mühimmatı geliştirilmiştir.

Patlayıcıyla Şekillendirilen (EFP) Mermiler Patlayıcıyla Şekillendirilen Mermiler Çukur imla haklı mühimmattaki gibi metal kılıfın arkasında imla hakkı patlatılması sonucu plastik olarak şekil değiştirerek deliciyi oluştaracak şekilde merkez eksene doğru çöker. Koniden ziyade bir lens şeklinde metal kılıfa sahiptir. Lens içbükey açıklığı genelde 120-140 derecedir.

Patlayıcıyla Şekillendirilen (EFP) Mermiler Patlama sonrası EFP mermilerinde jet oluşmamakta, lensi meydana getiren metal kılıf komple deformasyona uğrayarak delici yapısına bürünmektedir. 2000 m/s civarı bir hıza ulaşan delici, klasik çukur imla haklı mühimmattaki jete göre daha yavaş bir hıza sahip olsa da, APFSDS mermilerindeki delici çubuğun işlevine benzer bir mantıkta, kinetik enerjisi ile zırhı delmektedir. EFP mermilerinin lenslerinin üretiminde, diğer çukur imla haklı mermilerde olduğu gibi genelde bakır veya tantalum metalleri kullanılmaktadır.

Patlayıcıyla Şekillendirilen (EFP) Mermiler Bilgisayar Simülasyonlarında EFP Mermisinin Oluşumu ve Zırha Nüfuzu

Patlayıcıyla Şekillendirilen (EFP) Mermiler EFP mermileri delicilerinin kesit alanları daha büyük olduğu için, zırhı delmede kinetik enerjili APFSDS mermilerinden daha az etkindirler. Bu mermilerin delme performansı klasik çukur imla haklı mühimmattan daha düşük olsa da, taban çapı ve metal kılıf kalınlığı değeri jete göre yüksek olduğu için, komple delme süreci tamamlandığı durumlarda zırh arkasındaki öldürücü etkileri daha kuvvetli olmaktadır.

Patlayıcıyla Şekillendirilen (EFP) Mermiler EFP mermisi 200-300 metrelik bir mesafeyi delme performansını koruyarak istikrarlı ve dengeli bir uçuşla katedebilmektedir. Deforme olmadan önce nispeten yumuşak olan metal astar şekil değiştirme sonrası sertleşerek hedefe yönelmektedir.

Patlayıcıyla Şekillendirilen (EFP) Mermiler Kargo mühimmatından ayrıldıktan sonra EFP mühimmatçıkları havada dağılarak paraşütlerini açar. Aşağı doğru sallanarak alçalırken genellikle kızılötesi algılayıcıları ile zırhlı araçları tespit eder. Yaklaşık 100-200 metre yukarıda araçla hizalandığı bir anda patlayarak, oluşturdukları delici ile zırhlı aracın genellikle zayıf olan üst zırhına isabet etmektedirler. Paraşüt kullanmaksızın kargo mühimmatından yanlara doğru fırlatılan disk türü EFP mühimmatçıkları da, benzer şekilde hedef bölgesi üzerinde etkin olabilmektedir.

Patlayıcıyla Şekillendirilen (EFP) Mermiler Disk şeklindeki EFP mühimmatçıkları, top, roket ve havanlardan atılan veya uçan platformlardan bırakılan kargo mühimmatı ile hedef bölgesi üzerine gönderilir.

Tahrip Plastik (HESH/HEP) Mühimmatı HESH/HEP Mühimmatı diğer mermilere göre daha çok patlayıcı madde ihtiva ettiklerinden dolayı tek katmanlı homojen zırhlı araçların yanında genellikle binalara, koruganlara ve personele karşı da kullanılabilmektedir.

Tahrip Plastik (HESH/HEP) Mühimmatı Avrupa orduları tarafından HESH mermisi olarak tanımlanan bu mühimmat çeşidi, Amerikan askeri literatüründe HEP mermisi olarak adlandırılmıştır. Tapası üzerinde bir işlem yapmak mümkün olmayıp Mühimmatın etkisi mesafeye bağlı değildir. İIk hızının düşük olması nedeniyle özellikle hareketli hedefler için vuruş ihtimali nispeten düşüktür. HESH/HEP Mühimmatında imla hakkı olarak plastik bir biçimde şekil değiştirebilen nitra penta veya benzeri güçlü infilak maddeleri bulunmaktadır.

Tahrip Plastik (HESH/HEP) Mühimmatı Mühimmat zırhlı hedefe çarptığında ince cidarlı ön kabuk ezilmekte ve uç kısımda bulunan güçlü infilak maddesi zırh üzerine bir hamur gibi yayılmaktadır. Bu tür Mühimmatılarda infilak, dip tapanın belli bir süre gecikmeli olarak çalışması sonrasında gerçekleşmektedir. Patlama ile meydana gelen gerilme, dalgalar halinde zırh/duvar içinde ilerlemektedir. Gerilme dalgası zırh veya duvarın arka kısmından geriye dönerken, ters yönlü genlik değeri ile hareket etmektedir.

Tahrip Plastik (HESH/HEP) Mühimmatı Geldiği istikamete doğru yansıyan bu gerilme dalgaları, kendine doğru çarpışma yüzeyinden gelen artçı gerilme dalgaları ile karşılaşmaktadır. Karşılaşan bu gerilme dalgalarının genlik farkı, eğer zırh plakasının veya duvarın kırılma gerilmesi değerini aşarsa, zırh plakasının/duvarın arka yüzeyinden parçalar kopmaya başlamaktadır. Bu yansıma ve kopma süreci zırh malzemesinin mukavemetine bağlı olarak gerilme dalgaları yatışıncaya kadar devam etmektedir. Sonuçta oluşan bu parça tesiri, zırh veya duvar arkasındaki personeli ve malzemeyi etkisiz hale getirmektedir.

Tahrip Plastik (HESH/HEP) Mühimmatı HESH/HEP Mühimmatı, boşluklu ve kompozit zırh plakalarına karşı etkinliklerini büyük oranda yitirmektedir. Çünkü patlama sonucu meydana gelen gerilme dalgaları, ara boşluklar nedeniyle zırhın arka yüzeyine etkili olarak iletilememektedir. Ayrıca zırhlı araç iç duvarlarının parçacık tutucu fiber takviyeli polimer esaslı kompozit zırh levhaları ile kaplanması, bu mühimmat türünün tahrip potansiyeli büyük oranda kısıtlamaktadır.

Tahrip Plastik (HESH/HEP) Mühimmatı Zırha çarpma açısı çok önemli olmasa da, plastik infilak maddesinin zırh üzerine iyi bir şekilde yayılabildiği 40 derecelik bir çarpma açısı, en uygun değer olarak görülmektedir. Beton duvarlara etkisi, zırh yüzeylerde olduğu gibidir; ancak parçalanma daha kolay ve fazla olduğu için yaklaşık 2,5-3 metre kalınlığındaki kuvvetlendirilmiş beton duvarlara sahip koruganların tahribinde bile bu tür mermiler oldukça etkindir.

ZIRH MALZEMELERİ ve TEMEL ÖZELLİKLERİ

Günümüz zırh malzemeleri Günümüzde yaygın kullanılan zırh malzemeleri: Metaller Seramikler Kompoziler

Günümüz zırh malzemeleri Rolled homogeneous armour

Tehdit Çeşitleri Tehditlerin sınıflandırılması tiplerine göre, Kinetik enerjili (KE) Kimyasal enerjili (CE) delicinin kalibresine göre, uzunluğun çapa göre oranı (L/D)

Tehdit Çeşitleri Şarapnel Parçaları Küçük silahlar Güçlü patlayıcı başlıkları Orta ve büyük kalibreli mermiler Çukur imla Patlayıcıyla Şekillendirilmiş Mermiler

Küçük Kalibreli KE Mermileri Küçük kalibreli mermiler genel olarak kurşun ve parçacıklardır, Boyları en fazla 7.62 mm dir (0.30 kal.) Hızları 1 km/s nin altındadır (3281 ft/s). L/D oranları 1 ile 5 arasındadır Çelik, tungsten, kurşun, tungsten karbür ve tungten alaşımlarında oluşur Mermi enerjileri birkaç kilojoule (kj). seviyesindedir Zırh delici mermilerin çekirdek burunları keskin veya kör olabilir

Orta ve Büyük Kalibreli KE Mermileri Orta ve büyük kalibreli tehditler, Boyları 20-140 mm, Ortalama hızlara sahiptirler, 1.3 - >1.6 km/s, Parçalanmaya karşı dayanıklı yüksek yoğunlulu (~ 18 g/cm 3 ) metallerden oluşurlar L/D oranları 30 un üzeründedir Çarpma kinetik enerjileri megajoule ler (10 6 J) seviyesindedir Ağır zırhlara karşı kullanılırlar

RPG Çukur İmlalı Mermiler

Zırhlarda Ağırlık Sorunu Zırhların ağırlığının azaltılması enerji tasarrufu manevra kabiliyetinin artırılması açısından son derece önemlidir. M1 Savaş Tankı (~70 ton) Bradley Savaş Aracı (~35 ton) C-130 (~20 ton)

Weight (tons) Ağırlık (ton) Ağırlık Kıyaslaması 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 M1A2 M1A2(SEP) M60A2 M1 M60 M1A1 M60A3 M60A1 M48 FCS 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 Yıl Year

Kütle Verimliliği Zırh Ağırlıklarının Gelişimi Monolitik Metalik Zırhlar Gelişmiş Sistemler, Yapılar, Seramikler ve Komozitler Bugün Yarın

Zırh Malzemelerinin Tasarımı Zırh malzemelerinin tasarımında temel şartlar: Sistemin toplam ağırlığını azaltmak için düşük yoğunluk; Büyük deformasyonları önlemek için yüksek kayma mukavemeti; Zırh dayanımını sağlamak için yüksek akma mukavemeti; Çarpma sonucunda gerilme dalgaları oluştuğu zaman malzemenin kopmasını önlemek için yüksek dinamik çekme mukavemetidir Hiçbir malzeme tüm şartları karşılayamamaktadır.

Zırh Seçim Kriterleri Hareketlilik Yüksek Performans Ağırlık Sağlamlık Hayatta Kalma Emniyet Malzeme Seçimi ve Tasarımı

Zırh Çeşitleri Pasif Zırhlar Yumuşak zırhlar Sert zırhlar Aktif Zırhlar Patlayıcı Akıllı Yeni Konseptler Biomimetics Nano-malzemeler

Zırh Çeşitleri Farklı bir bakış açısıyla: Mermi hareketini keserek veya mermi yapısını bozarak koruyan zırhlar Merminin kinetik enerjisini soğurarak koruyan zırhlar İkisini bir arada kullanmak en avantajlı durumdur

Pasif Zırh Sistemleri Yumuşak Zırh aramid (Kevlar ) polyethylene (Spectra ) fiberglass (S-2) polyester, nylon, etc. Sert Zırh seramikler metaller kompozitler Hibrid Zırhlar

Aktif Zırh Sistemleri İll olarak 1970 sonlarında geliştirilmiştir ve 1980 lerde uygulanmaya başlanmıştır Ağırlık bakımından çok verimlidir Çok hızlı tehditlere karşı çok etkili değildir Pasif sistemler kadar sağlam değildir

Aktif Zırh Sistemleri Patlayıcı Zırhlar Sandviç yapı Patlayıcı çekirdek Açılı darbe Penetrasyonu engeller Patlayıcı Sandviç Patlayıcı zırhlar karmaşık tehditlere kaşı kullanılır: Patlayıcılı oluşturulmuş mermiler (EFPs), Çukur imlalı jetler, Uranyum ve tugstenden yapılmış kinetik enerjili deliciler

Aktif Zırh Sistemleri Akıllı Zırhlar Sensör görüş alanı bar patlayıcı

Zırhlarda Balistik Darbe Analizi ve Tasarımı Balistik darbe analiz ve tasarımı deneysel çalışmalar sayısal çalışmalar Balistik darbe ani basınç yüklemesi Zırh malzemesi ve mermi etkiyi kendi içinde iletmeye zaman bulamaz Katı malzeme içinde ilerleyen şok dalgası oluşur. Şok dalgası geometri, ağırlık, darbe hızı, malzeme özellikleri büyük sıkıştırma, genleşme, kayma (shear) bağlıdır oluşturur Yüksek basınç yükleri metal gibi malzemelerin dayanım sınırlarının çok üstünde olduğundan, malzeme akışkan bir davranış gösterterir. Sıkışmaya bağlı yüksek enerji ani bölgesel sıcaklık artışlarına yol açar Karmaşık test yöntemleri ve analizlerin gerekir

Deneysel Çalışmalar Küçük kalibreli mermiler ile balistik testleri, laboratuar şartlarında namlu düzeneklerinden atış yapılarak gerçekleştirilmektedir. Mermi giriş hızı, kronograf yardımı ile ölçülmekte ve bu hız barut hakkı ile kontrol altında tutulmaktadır. Test esnasında gerçekleşen olaylar, yüksek çekim hızına sahip kameralar gibi yardımcı sistemler ile tespit edilebilmektedir.

Zırhlarda Balistik Performans Fiziksel ve malzeme parametrelerine bağlıdır: merminin şekli, zırh malzemesinin sertliği veya tokluğu, zırh malzemesinin kalınlığı. çarpma hızı, (hedefe dik hız)-en önemli parametredir 700 m/s'ye kadar düşük hız Yarı-statik hasara yol açar 3000 m/s'nin üzerinde hiper hız gerilme dalgaları çatlak ilerlemesinden daha hızlı dinamik özellikler davranımı idare eder hidrodinamik akış hasarı belirler Ara hızlar hasar statik ve dinamik hasarın bileşenlerinden oluşur küçük zırh parçalayıcı mermiler ile denenir ağır silindirik çubuklar ile denenir

Zırhlarda Balistik Performans Ölçütleri Zırh tasarımlarını değerlendirmek ve karşılaştırmak için birçok ölçüt kullanılır. En çok kullanılan ölçütler balistik limit ve artan mermi hızıdır. İkisi de deneysel ve similasyonlu testlerle belirlenebilir

Zırhlarda Balistik Performans Ölçütleri Balistik Hız Zırh Mermi sistemlerinin balistik performansını ölçmek için kullanılan en yaygın parametre: Balistik Limit Hız ( Balistik Limit ) Merminin zırh üzerinde bir delik oluşturabilmesi için gereken minimum hız Zırhın dayancının ölçümüdür. Yüksek olması, zırhın zor delinmesi ile eşanlamlıdır. Standartı V 50 'dir. MIL-STD-662F V 50 bir merminin dik konumda çarpma sonrası hedefi % 50 delme şansına sahip olduğu hızdır

Zırhlarda Balistik Performans Ölçütleri Balistik Hız Zırhın kırılmasının tanımı zırh uygulamasına göre değişebilir Balistik limit hesaplarında kullanılan kırılma tanımları: Ordu, Donamma Korunma ince plaka Kısmi penetrasyon Kısmi penetrasyon Kısmi penetrasyon Tam penetrasyon Tam penetrasyon Tam penetrasyon Ordu Donanma Korunma

Zırhlarda Balistik Performans Ölçütleri Mermi Çıkış Hızı Mermi çıkış hızı zırhı tamamen delen merminin çıkış hızıdır Balistik hıza bağlı bir parametre olduğu için balistik direnç ile ilgili fikir vermede yardımcıdır Çok kaba bir yaklaşımla: Merminin çarpma öncesi yörüngesindeki çıkış hızı Mermi ilk hızı Balistik limit hız Merminin önceki ve sonraki yörüngesi arasındaki açı

Zırh Malzemelerinin Balistik Performansını Etkileyen Faktörler Zırh malzemelerinin düşük hızlardaki balistik karakterizasyonunu etkileyen temel parametreler olarak şunlar sayılabilir : zırh plakasının sertliği, akma dayancı, çekme dayancı gerinim sertleşmesi. Plakaların sertlik, çekme ve akma dayançlarının artışı ile balistik limit değerleri de artmaktadır.

Malzeme Sertliği Zırh sertliği balistik performansı etkileyen en önemli etkenlerden birisidir: Delinme mekanizmasının büyük ölçüde zırh sertliğine bağlıdır ve sert zırhlar mermi şeklini değiştirebilir Delinme sırasında delici ucun önündeki malzemenin yanlara doğru itilir. Malzeme sertleştikçe bu itme işlemi zorlaşır Daha fazla enerji zırh tarafından emilebilir Sert zırhların balistik performansı artar Yüksek hızlardaki çarpışmalarda sürtünme ve titreşimden dolayı Zırh plakası yöresel olarak aşırı ısınabilir Isınan bölgede malzeme yumuşar Bu bölge çatlağın oluşması ve ilerlemesi için kestirme bir yol oluşturur Sert zırhlarda merminin ilerlemesi daha zor olduğundan daha çok ısı üretilmekte ve balistik performansı düsebilmektedir

Akma ve Kopma Dayancı Akma ve çekme dayançlarındaki artış genelde balistik performansta artışa sebep olur Süneklikteki (%Uzama) artış genelde performansta düşüşe sebep olur Bu iki parametreyi tek başlarına balistik perfomans endeksi olarak kulanmak yanıltıcı olur. Bu yüzden bütün bu parametreleri içeren: Gerinim Sertleşmesi Hızı (GSH) [Strain Hardening Ratio-SHR]

Gerinim Sertleşmesi Hızı (GSH veya SHR) Farklı zırh sınıflarını performanslarının karşılaştırılmasında da kullanılabilir Farklı zır alaşımlarının (çelik, alüminyum, titanyum alaşımları vs.) mekanik özellikleri oldukça farklılık gösterirken, Gerinim Sertleşmesi Hızları büyük ölçüde aynı olabilmektedir.

Mermi Sertliği Mermi sertliği arttıkça ölçülen balistik limit hız değeri düşer: yumuşak delici çubuklar sert zırhları delerken plastik deformasyona uğrayarak bir miktar enerjiyi emer sert mermiler kinetik enerjilerini zırha daha verimli aktarabilirler yumuşak delici uçların sert zırhlara darbe sonrası kendi deformasyonları zırhın deformasyonundan daha kolaydır. Delici cubuğun Vickers sertliğinin zırhınkinden 1.5 kattan daha az büyük olması durumunda merminin büyük ölçüde deforme olduğunu görülmüştür.

Merminin Hedefe Çarpması Merminin hedefe çarpmasını karakterize eden özellikler çarpma doğrultusu, merminin ve hedefin malzeme ve geometrik özellikleri, çarpma hızı 250 m/s nin altında düşük hızlı darbe, 500-2000 m/s arasındaki hızlar orta hızlı darbe, 3-12 km/s arası hypervelocity darbe, çarpma hızı 12 km/s den daha yuksek olan hızlar ultra-high velocity darbe

Merminin Hedefe Çarpması Balistik testlerde en önemli parametrelerden biri mermi hızıdır. kovan, kapsul (primer patlayıcı), barut (sekonder patlayıcı) mermi Fişeklerde mermi çıkış hızını etkileyen faktörler: Merminin kütlesi: aynı miktardaki barut için kütlesi daha fazla olan bir merminin fırlatılması daha güç olacaktır. Barut miktarı: Mermiye namlu çıkışında arzu edilen bir ilk hız ve yiv-setli namlularda dönü (devir) kazandırmak için gerekli enerji, barutun yanması sonucu bünyesinde kimyasal olarak saklı bulunan ısı enerjisinin açığa çıkması ile elde edilir. Namlunun uzunluğu: Eşit miktarda barut ve aynı mermi kullanılması durumu için fişek içindeki barutun yanması sonucu açığa çıkan enerjinin, hava direncine maruz kalarak hızlanan mermi üzerindeki etkisi uzun namluda daha fazla olduğundan mermi çıkış hızı artacaktır

Doğal(Geo) Zırh Malzemeleri Beton ve kum en çok kullanılanlardır Genellikle siper yapımıda kullanılır Siperler patlama basıncını ve bomba parçacıklarını engellemek için kullanılır Beton ve kum diğer zırh malzemelrine göre çok daha ucuza parçacık koruması sağlarlar Betonun en önemli özellikleri Yüksek çekme direncine sahiptir, Patlama karşısında parçalanır Engellemek için fiber destek kullanılır (çelik barlar, kablolar, karbon ve polimer malzemeler)

Polimerler Polimerler genelde patlama sırasında camların ve duvarların kırılarak parçacık yaymasını engellemek için kullanılan ucuz malzemelerdir Basit kumaşlar veya fabrikler (naylon) duvarlarda patlama sonunda molozları tutması için kullanılır Yüzeylere sıkılarak da kullanılabilir Örnek: Beton duvarın içine ve dışına polimer sıkılması sonucunda 80 psi patlama basıncı uygulandığında duvar parçalanmasına rağmen parçacık yayılmamıştır Polyurea duvar eğilimini %50 iyileştirmektedir. Cam üzerine laminalanmış ince polikarbonat filmleri patlama sırasında parçacık yayılmasını önler Cam yerine kalın polikarbonat basınçlarda kırılma engellenir. kullanıldığı takdirde daha yüksek

Metalik Zırhlar Metaller kolay bulunabilmeleri, kolay üretilebilmeleri, ucuz olmaları, uygun malzeme özellikleri, nedeniyle asırlardır zırh malzemesi olarak kullanılmaktadır. Genelde kullanılan metalik zırhlar: Çelik alaşımları alüminyum alaşımları Titanyum alaşımları Yüksek sertlik ve iyi dayanım özelliklerine sahip olanlar en çok tercih edilenlerdir Süneklikleri çarpışma enerjisini soğurma bakımından önemlidir Kırılma dayanımları çatlak ilerlemesinde önemli rol oynar Başka malzemelerle beraber kullanılabildikleri gibi tek başlarını da (monolitik) kullanılırlar Metalik zırhlar aynı zamanda yapısal yükleri de taşıyabilirler ve bu oldukça yaygın kullanılan bir tasarım şeklidir. Son zamanlarda ağırlık ve fiyat da düşünülerek bu tasarım kriteri değişmektedir

Metalik Zırh Tarihçesi M.Ö. bronzun bulunmasına kadar dayanır Deri ve ağaç gibi yumuşak malzemelere göre avantajı hemen ortaya çıkmıştır. Hareket kabiliyeti ve koruma arasındaki ikilem ilk olarak David and Goliath arasındaki hassasiyetin ve hareket kabiliyetinin ağır zırhları yendiği savaşta ilk olarak ortaya çıkmıştır Bu ikilem halen daha metalik zırh uygulamalarında bir sorun olarak ortaya çıkmaktadır

Monolitik Metalik Zırh Çelik Zırh Düşük üretim ve malzeme fiyatları, Büyük miktarda ticari üretim kapasitesi, Ortam şartlarına karşı dayanıklı olması, Bir çok tehdide karşı iyi derecede balistik koruma sağlaması, Mükemmel çoklu-darbe kapasitesi. 2. Dünya savaşı sonrası Army s Watertown Arsenal laboraturlarında çelik alaşımlarının balistik açıdan en uygun sonucu veren sertlik ve dayanım özellikleri incelenmeye başlanmıştır. Mukavemet ve dayanımın en optimum birleşimini ısıl işleme tabii martensit yapılı orta-düşük karbonlu, düşük çelik alaşımı vermiştir.

Zırhlı araç yapımında kullanılan zırh çeliklerinin aşağıda anılan özelliklere sahip olması istenir : Balistik darbelere ve perforasyona karşı yüksek direnç İmalat (kesme, kaynak yapma, şekillendirme vb.) işlemlerinde kolaylık İyi bir bakım davranışı, yani uzun kullanım ömrü (örn. yüksek yorulma direnci) Genel kural olarak zırh çeliğinin delinmeye veya merminin içeri doğru girişine dirençli olması için yüksek mukavemete ve sertliğe sahip olması istenir. Ancak HV 600 üzeri yüksek sertlikler çeliği kırılgan yapacağından sac malzeme alacağı darbe karşısında gevrek kırılacaktır. Dolayısı ile zırh çeliklerinin kimyasal kompozisyonu ve östenitleştirme, su verme ve temperleme gibi ısıl işlemleri çok önemlidir. Balistik darbelere karşı direnç yüksek toklukla sağlanabilmektedir. Dolayısıyla zırh çelikleri yüksek darbe tokluğuna sahip olmalıdır.

Zırhlı çeliklerde imalat işlemleri doğrultusunda arzulanan özellikler Arzulanan özelliklerden mukavemet ve sertlik orta karbonlu çelik seçimiyle gerçekleştirilir. Bu seçimde karbon, kaynaklanabilirlik arzusu doğrultusunda sınırlanmıştır. Nihai olarak yapılan sertleştirme ve temperleme ısıl işlemiyle mukavemet ile tokluk dengelenir. Bu dengelemede etken rol östenitleştirmede karbon ve karbür yapıcı alaşım elementlerinin doyumu ile temperlemede sıcaklık ve zamana bağlı olarak gerçekleşen karbür çökelmesidir. Zırh çelikleri için önemli bir konu da hafif veya ağır taşıtların sürekli farklı engebeli arazilerdeki hareketleri ve ağır silah darbelerine karşı kaynak bölgelerinde yorulma dirençlerinin yüksek olmasının gerekliliğidir. Sert zırh çeliklerinde (HB > 500) gerilmeli korozyon sorunu ortaya çıkabilir. Özellikle gerinimli bölgelerde ve korozif bir ortamla karşılaştığında korozyon artar. Zırh çeliğindeki gelişmeler ile 500-600 HB sertliklere ulaşılmıştır. Artan mukavemet ve sertliğe bağlı olarak tokluk kaybını azaltmak için ikincil metalurjik işlemlerle kükürt ve fosfor çok düşük seviyelere çekilmiştir. Üretimde ise kontrollü haddeleme ve termomekanik işlemleme tekniklerinin uygulanmasıyla mekanik özellikler geliştirilmiştir

Zırh çeliklerinin karşılaştırması; dikdörtgen plaka, sac kalınlığı: 25.4 mm., Tabloda verilen tüm zırh malzemeleri su verilmiş ve temperlenmiş düşük alaşımlı çeliklerdir. Sınıf I tipi çelikler standart zırh çelikleridir ve çoğu araç uygulamalarında kullanılır. Sınıf II tipi çelikler benzer kimyaya sahiptir, ancak penetrasyondan ziyade şokun önemli olduğu uygulamalar için daha yüksek temperlenir. Yüksek sertlik türleri genelde penetrasyon direnci ile ağırlık azaltmanın önemli olduğu durumlarda uygulanır. Döküm malzemeler ise karmaşık şekilli parçalarda kullanılır. Görüldüğü gibi standart zırh çeliği ile karşılaştırmada yüksek sertlikteki zırh çeliklerinin balistik performansının % 20 daha yüksek olduğu döküm malzemenin ise %13 daha düşük olduğu görülür

Zırh Çeliklerinde Alaşımlama Tablo da birkaç zırh çeliğinin kimyasal kompozisyonu verilmiştir. Bu çeliklerin özellikleri ise diğer tabloda sunulmuştur. Günümüzde kullanılan MIL A 12560 çeliği bir çok uygulamada kullanılan standart zırh çeliğidir. Yüksek sertliğe sahip MIL A 46100 çeliği ise balistik korumanın MIL A 12560 a göre %20 daha etkili olduğu (14.5 mm AP) bir zırh çeliğidir. Tablo 5.3 de verilen temel alaşım elementlerin yanısıra bu tür çelikler, vanadyum, titanyum, niobyum, aluminyum, bor gibi mikroalaşım elementleri içerir. Zırh çeliklerinin kimyasal bileşimleri

zırh çeliklerinin mekanik özellikleri verilen zırh çeliklerinin ilk üçü düşük karbonlu çeliklerdir. Bu çeliklerin kimyasal bileşiminde verilen maksimum karbon miktarı % 0.3 civarındadır ve daha düşük seviyelerdeki karbon miktarı, tokluk ile kaynaklanabilirlik açısından tercih edilir. Zırh çeliklerinin düşük karbonlu olması darbe dayanımı açısından son derece önemlidir. Çelik içindeki alaşım elementleri özellikle de karbon kaynaklanabilirliği önemli ölçüde etkiler. Karbon miktarı arttıkça kaynak bölgesinde çatlak oluşum özelliği artar. Bu tür çatlaklar çelik performansını olumsuz yönde etkilediğinden kaynak sonrası bazı işlemlerle bunların giderilmesi gerekir. Ek işlemlerin üretim maliyetlerini olumsuz yönde etkilemesi nedeniyle bu tür çeliklerin düşük karbonlu olması iyi kaynaklanabilirlik açısından da gereklidir. Dolayısıyla zırh çeliklerinin düşük karbon içermesi tokluk ve kaynaklanabilirlik özellikleri açısından son derece önemlidir. Her iki özellik de zırh çeliklerinin etkin olarak kullanımında belirleyici bir role sahiptir. Gerek yüksek sertlik değerleri gerekse de yüksek akma dayanım değerleri nedeniyle düşük karbonlu çelik türlerinin dışında kimyasal bileşimdeki karbon miktarı daha yüksek (% 0.37-0.55) çelik türleride örn. MIL-46173 (Mars 270) ve Mars 300, zırhlı araçlarda kullanım alanı bulmaktadır

Zırh çeliği spesifikasyonları düşük alaşım, düşük karbon muhteviyatı homejenleştirilmiş Monolitik Metalik Zırh Çelik Zırh Haddelenmiş Çelik (Rolled Steel) zırhlarda en yaygın olarak kullanılan türüdür Günümüzde en yaygın kullanılan çelik zırhlar: Haddelenmiş Homejen Zırh (RHA, MIL-DTL-12560) MIL-S-12560B (similar to AISI 4340) amerikan ordusu kullanır Dökme Homojen Zırh (CHA, MIL-DTL-11356) Eklentilerin, sülfürün, fosforun ve döküntü elemanların azaltılmasıyla mukavemet ve dayanım arttırılmıştır Charpy V-Notch testi çelik zırh dayanımı için kalite kontrol amaçlı kullanılır M60 Potton tankında RHA ve CHA kullanılır

Monolitik Metalik Zırh Çelik Zırh Yüksek Sertlikli Çelik Zırh (HHA, MIL-DTL-46100) Vietnam savaşı sırasında bilyeli mühimmata karşı geliştirilmiştir Yapısal olarak RHA ya benzer, farklı olarak %0.32 karbon içerir I. seviye ısıl işleme tabii Özellikle açılı çarpmalarda bilyalı mühümmata karşı ağırlık bakımından verimlidir İlk olarak aplike (yapısal olmayan) zırh olarak geliştirilmiştir Kaynakla yapısal elamanlara tutturularak kullanılır Hafif Zırhlı Araç (LAV) Kemer hattı üstü HHA Kemer hattı altı RHA

Balistik Performans Monolitik Metalik Zırh Çelik Zırh Değerlendirme Döküm Yüksek Sertlik Üstün mekanik özellikleri, Çift Sertlik yüksek akma dayanımı ve yüksek tokluk Zırh kalınlığı düşük fiyat, temin edilebilirlik, yüksek şekillendirilebilirlik, yüksek balistik performans, Haddelenmiş Homejen Zırh Sertliği Çelik çeşitlerinin sertlik ve balistik performanaslarının karşılaştırılması pek çok çelik tipi zırh yapımında tercih edilmiştir. Çeliklerin yoğunluğunun yüksek olmasından dolayı,bu malzemeleri kullanarak hafif zırh üretimini mümkün kılmamaktadır. Kompozit ve yüksek performanslı alüminyum ve titanyum esaslı alaşım zırhlar bu nedenlerle geliştirilmiştir

Monolitik Metalik Zırh Çelik Zırh - Deneysel Bulgular Çelik zırh plakaların düşük hızlarda balistik karakterizasyonun çekiç düşürme deneyi ile gerçekleştirildiği çalışmada kullanılan zırh plakaların Isıl işlem sonrası mekanik özellikleri

Monolitik Metalik Zırh Alüminyum Zırh alüminyum alaşımları, yüksek özgül mukavemetleri düşük yoğunluk değerleri sayesinde hedef balistiği biliminin önem verdiği malzemelerin başında gelmektedir. Yüksek enerji emme kapasiteleri ile seramik plakaların arkasında destek plakası olarak kullanılmaktadırlar. Yüksek ısı iletkenlikleri, alüminyum plakalarda adyabatik kesme bölgelerinin oluşumunu kısıtlamaktadır. alüminyumun düşük yoğunluğu ağırlığın önemli olduğu durumlarda çeliğe oranla tercih edilmesini sağlar

Monolitik Metalik Zırh Alüminyum Zırh Isıl işlemle, yaşlandırma işlemiyle ve gerinim sertleşmesi uygulanarak sertleştirilmiş birçok alaşımı vardır Örnek: AA 2024 içerdiği bakır ve magnezyum elementleri sayesinde yaşlandırılabilme özelliğine sahip olup, özellikle uçak ve uzay endüstrisinde oldukça kullanılmaktadır

Çökelme sertleşmesi Çökelme sertleşmesi, ikinci fazın küçük tanecikler halinde matris fazı içinde çökelmesinin sağlandığı alaşım sistemlerinde mukavemet artırmada kullanılan en önemli sertleştirme yöntemlerinden biridir.

Çökelme Sertleşmesi Üç Kademede Yapılır 1)Solüsyona Alma 2) Su Verme 3) Yaşlandırma

Monolitik Metalik Zırh Alüminyum 5083-H131 (MIL-DTL-46027) alüminyum alaşımı: Isıl işleme tabii tutulamaz Gerinim sertleşmesi uygulanmıştır alüminyum-magnezyum alaşımıdır Çatlaklara ve gerilim-korozyon çatlaklarına karşı dayanıklıdır Kozozyona karşı dayanıklıdır Kaynak yapılabilir Parçacıklı tehditlere karşı mükemmel koruma sağlar The M113 Zırhlı Personel Taşıyıcı M109 Paladin Self Propelled Howitzer Bradley Savaş Aracı alt yarısı M113 5083 Alaşımı Kullanımı M109

Monolitik Metalik Zırh Alüminyum Zırh 7039-T64 (MIL-DTL-46063) alüminyum alaşımı: alüminyum-magnezyum-çinko alaşımıdır Isıl işleme tabii tutularak 5083 ten daha fazla sertlik değerlerine ulaşabilir Bilyalı ve zırh delici mühimmata karşı 5083 ten daha dayanıklıdır Parçacıklı tehditlere karşı etkisi daha azdır Enine ve boyuna gerilim-korozyon çatlaklarına maruz kalır Gelecek nesil araçlarda önerilmemektedir Bradley Savaş Aracını üst yarısı Bradley Savaş Aracını

Monolitik Metalik Zırh Alüminyum Zırh 2519-T87 (MIL-DTL-46192) alüminyum alaşımı: alüminyum-magnezyum-bakır alaşımıdır Isıl işleme tabii tutularak 5083-7039 arası sertlik değerlerine ulaşabilir AAAV Bilyalı ve zırh delici mühimmata karşı 7039 la aynı korumayı sağlar Parçacıklı tehditlere karşı 5083 ten daya iyi koruma sağlar Gerilim-korozyon çatlaklarına karşı dayanımı iyidir Genel korosyon direnci kötüdür Kaynak yerleri yakınlarında balistik performansı çok düşer Farklı bağlantı elemanları kullanılmalıdır Marine Corps Expeditionary Fighting Vehicle (eski adıyla Advanced Amphibious Assault Vehicle, or AAAV)

2519 Al-Mg-Cu 5083 Al-Mg 7039 Al-Mg-Zn?

Monolitik Metalik Zırh Titanyum Zırh Titanyum alaşımlarının en önemli özellikleri Yüksek sıcaklıklardaki performansları Düşük yoğunlukları Aynı balistik performansı sağladıkları çeliklere göre daha hafiftirler Fiyatlarının yüksek olması İşlemelerinin ve kaynak işlemlerinin zor olması kullanımlarını hava platformlarıyla kısıtlamıştır Yapılan yeni çalışmalarla titanyum alaşımlarının fiyatları aşağı çekilerek yer araçlarında da kullanımı sağlanmıştır Ti-6Al- 4V, MIL-DTL-46077 Titanyum alaşımı Watertown Arsenal zırh uygulamaları için tarafından geliştirilmiştir %6 alüminyum ve %4 Vanadyumdan oluşur

Ti-6Al- 4V It is significantly stronger than commercially pure titanium while having the same stiffness and thermal properties (excluding thermal conductivity, which is about 60% lower in Grade 5 Ti than in CP Ti). Among its many advantages, it is heat treatable. This grade is an excellent combination of strength, corrosion resistance, weld and fabric ability. This alpha-beta alloy is the workhorse alloy of the titanium industry. 6% aluminum, 4% vanadium, 0.25% (maximum) iron, 0.2% (maximum) oxygen, and the remainder titanium

Penetrasyon derinliği Metalik Zırhlar Ti-6Al- 4V, MIL-DTL-46077, Titanyum alaşımı 1950 de geliştirildi ve daha sonra zırh uygulamalarında kullanılan tek Titanyum alaşımı oldu RHA ile benzer sertlik ve mukavemet değerlerine sahip RHA dan %25 daha hafif Çoklu darbeye dayanıklı Tokluk ve çarpma dirençleri yüksek gerilim-korozyon çatlaklarına maruz kalır Yumuşak yapıldığında performansı artar Ti-6Al-4V Mermi Hızı

Balistik Koruma Monolitik Metalik Zırh Karşılaştırılması 400-600 HB Çelik 334HB Titanyum alüminyum 85 HB (5083) 133 HB (7039) Kalınlık

Metalik Hibrit Lamine Metalik Lamine Çift sertlikli çelikler (Dual hardness steels) (DHA, MIL-DTL-46099) İki çelik katmandan oluşur Çarpışma yüzeyi yüksek sertlikli çeliktir (>60 HRC) çok kırılgandır Mermi ucunu erozyana uğratmak veya kırmak için kullanılır 59-63 Rockwell C sertliğinde (HRC) çelik kullanılır Daha sünek bir arkalama plakası metalurjik olarak sıcak haddelenir veya kaynatılır. Çarpışma enerjisini soğurur Yapısal bütünlüğü sağlar Çatlakları durdurur 50-53 HRC düşük alaşımlı çelik kullanılır HHA nın performansından daha iyidir Küçük silah cephanesine, bilyalı ve zırh delici mühimmata karşı en performanslı koruma sağlayan çelik zırhtır En pahalı çelik zırhtır Bükmesi ve kaynatması zordur Geniş plakalarda aradaki birleştirmede sorun olabilir

Metalik Hibrit Lamine Metalik Lamine 2519 alüminyumla desteklenen 55 HRC değerindeki çok sert çelik laminesi zırh delici mermilere karşı çok iyi kütle ve fiyat avantajı sağlamıştır HHA çeliği ile desteklenen 5083 alüminyum laminesi penetrasyon modunu sünek yırtılmaya çevirerek bilyalı ve parçacıklı tehditlere karşı hafif zırh imkanı sağlamaktadır

Metalik Hibrit Lamine Metal Kompozit Hibrit Polimer matrisli kompozitle desteklenen monolitik metalik zırhlar günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır Komposit metalik zırhın delinmesi halinde kopan parçacıklara karşı iç kısmı korumaya alır. Polimer matrisli kompoziti desteklemek için kullanılan fiberler Ballistic naylon, Doron, S-2 cam, Kevlar aramid. UH-60 Blackhawk helikopterinde AISI 4350 çelik (60 HRC) Kevlar ile desteklenerek pilot ve yardımcı pilot mevkilerinde parçacıklara karşı koruma amaölı kullanılmıştır.

Metalik Hibrit Lamine Metal Kompozit Hibrit Yüksek sertlikli çelikler veya titanyum ince bir Kevlar tabakasıyla kullanıldıklarında balistik performansları artmaktadır PinnacleArmor tarafından üretilen esnek vücut zırhında (Dragon Skin ) kullanılmıştır

Metal-Seramik zırhlar Metalik Hibrit Lamine Metal Seramik Hibrit Sert bir seramik çarpışma yüzü Arkada metalik destek DHA da olduğu gibi sert çarpışma yüzü tehditi kırmada etkilidir Seramikler çelikten daha serttirler. Tehdit arkalayıcı plakaya gelmeden kırmada, parçalamada, erozyana uğratmada, durdumada; etkindirler Arkalayıcı metal plaka mermi parçacıklarını ve kopan seramik parçacıklarını yakalar Metal-Seramik bağın kayma mukavemetine bağlı olarak balistik performans arttırılabilir Daha gelişmiş bağlarla; alüminyum ve titanyum alaşımlarının seramiklerle arkalayıcı plaka olarak kullanımı ile ilgili çalışmalar sürmektedir

Metalik Hibrit Lamine Metal Kompozit Seramik Hibrit Metal-Seramik zırhlarda arkalayıcı plakayı sertleştirmek eğilme gerilimlerini azaltarak seramiğin performansını artırır Seramik fiberler ve parçacıklarla güçlendirilmiş metal matrisli kompozitler seramik ve arkalayıcı metal plaka arasında kullanılmaktadır. Daha gelişmiş balistik koruma sağlamak amacıyla: Sert bir seramik çarpışma yüzü (tehditi kırmak için) Arkada metalik destek (yapıyı ayakta tutmak ve parçacıkları yakalamak için) En arkada polimer matrisli komposit (kalan paçaları tutmak için) Stryker-Interim Zırhlı aracında kullanılmıştır

Metalik Zırhların Günümüzdeki Durumu Günümüzde metalik zırh tasarımı monolitiklerden çok farklı olarak hibrit sistemler üzerinde yoğunlaşmıştır.

Çok Katmanlı Metalik Zırhlar Deneysel Bulgular Tek katmanlı hedeflerde kalınlık ile birlikte, Çok katmanlı hedeflerde katman sayısı ile birlikte, Aynı alan yoğunluğuna sahip tek ve çok katmanlı hedeflerden, tek katmanlı hedeflerin balistik limit hızlarının daha yüksek çıktığı gözlemlenmiştir. Balistik limit hızları arasındaki bu fark, farklı delinme mekanizmalarından kaynaklanmaktadır. Tek katmanlı hedeflerde sadece kesme diski Balistik limit hız artar Çok katmanlı hedeflerde tabaksı çukur diski

Seramik Zırh Seramikler yüksek sertlik değerlerine sahiptir Mermi aşındırmada ve kırmada etkindirler Metaller mermi kinetik enerjisini plastik deformasyonla soğururken, seramikler kırılma ile yaparlar Esneklik kaysayıları yüksektir Seramikler basmada çok kuvvetli, Kırılgandırlar fakat basma yükü altındaki seramikler, kırılma sonrasında da yüksek dayanım göstermektedirler Yoğunlukları düşüktür Geleneksel monolitik metallere göre hafiftirler Bu özellikleriyle seramikler iyi zırh malzemeleridir ve 30 yıldır yaygın olarak zırh malzemesi olarak kullanılmaktadır

Seramik Zırh Tarihçesi Seramiklerin koruyucu özellikleri ilk çağlardan beri bilinir Kayalar, insan yapımı ortaçağ kaleleri, Çin seddi 1. ve 2. Dünya savaşlarında kullanılan bomba parçalarında ve mermilerden korunmak için yapılan beton ve çimentodan yapılan siperler Hareket ihtiyacı olmayan sabit korunma alanlarında kullanılmıştır Son 40 yıl içinde hareket kabiliyeti gerektikçe gelişmiş sert ve hafi seramikler geliştirilmiştir

Seramik Zırh Tarihçesi Hareketli zırh uygulamalarında seramik ilk olarak 1. Dünya Savaşında kullanımıştır Alman tanklarında 1/16 sert emaye kaplamalar ve metal arkalayıcılar görülmüştür Amerikan donanması 1. Dünya Savaşı sonrası hafif seramik-kompozit sistemini geliştirmiştir Tüfek mermilerine karşı Doron ile desteklen cam levha 1962 de Goodyear Uçak Firması Doron (cam destekli plastik) ile desteklenmiş bir Al 2 0 3 yüzey plakasının 0.30 kalibre zırh delici mermiyi çeliğin yarı ağırlığıyla durdurabildiğini ispatlamıştır Aynı firma 1970 de reçine emdirilmiş cam elyaflı; Al 2 0 3, Sic ve B 4 C yüz plakalı zırhlar için patent almıştır

Seramik Zırh Seramik zırhlarla ilgili yapılan çalışmalar: Düşük yoğunluklu (2-4.5 g/cm 3 ) monolitik seramikler, örn: Al 2 0 3, B4C, Sic, AlN, TiB 2, S i3 N 4 4.5 g/cm 3 ten yüksek yoğunluğa sahip seramikler, örn: Zr0 2 Zırh olarak çok iyi özelliklere sahip olmalarına rağmen bir takım eksiklikleri vardır: çekme dayanımları zayıftır, düşük kırılma toklukları vardır (kırılgandırlar), çoklu-darbe özellikler yoktur. Monolitik zırh malzemeleri olarak kullanılamazlar

Seramik Zırh Seramikler polimer, metal veya kompozit gibi sünek bir katmanla desteklenmelidirler Seramik sert yüzeyleri, mermi ucunu kırıp, kütlestirerek mermi etkinligini azaltmakta ve yüksek balistik koruma sağlamaktadır Kırılan seramik ve mermi parçacıkları arka tarafa saçılmaktadır Arkalayıcı levha : Çarpışma sırasında yapısal olarak seramik katmana destek olur Kopan mermi ve seramik parçalarını yakalar Merminin kalan kinetik enerjisini soğurur hafif olması tercih edilir Arkalayıcı plaka ile seramik plakayı tutturmak için yapıştırıcılara ihtiyaç vardır Çarpışmadan sonra halen seramik tabakayı tutan bir nitelikte olura çokludarbe dayanımı kazandımış olur

Seramik Zırh Zırh Seramiği Seramik Zırh ve Zırh Seramiği arasındaki farkı anlamak önemlidir Zırh seramiği gerçek seramik malzelemere verilen addır Seramik zırh ise seramik levhalar içeren zırh sistemlerine verilen addır.

Seramik Zırh Tasarım Kriterleri Seramik en az mermi kadar sert olmalıdır Seramik kalınlığı en az mermi çapının yarısı kadar olmalıdır Seramik kompozit yapıda kullanılıyorsa, seramik kalınlığı kompozitin toplam kalınlığın yaklaşık üçte biri kadar olmalıdır Seramik mermiyi kırmalı, aşındırmalı ve arka plaka kopan parçaları yakalayabilecek nitelikte olmalıdır Kalın seramik uygulamalarında kırılma ve çatlak mekanızmasının iyi anlaşılması gerekir Balistik darbeye dayanıklı zırhlar konusunda optimum performans için en az %80 saflıkta seramik kullanılması gerekmektedir

Zırh Seramiği Çeşitleri Bor karbür, B 4 C Silikon karbür, SiC Alüminyum nitrat, AlN Alumina, Al 2 0 3 Titanyum diborayt, TiB 2 en yaygın kullanılan seramik zırh malzemeleridir. Alumina (% 85 saf) ucuz olması nedeniyle en çok kullanıladır Bor karbür ağırlık ve performans açısından en iyi olandır Titanium borür fiyatı ve yüksek yoğunluğundan dolayı az kullanılır

Fiyat Seramik Zırh Büyük mermi Küçük mermi Ağırlık

Seramik Zırh Hangi tehdit için hangi malzemenin kullanılacağını balistik ihtiyaçlar ve fiyat belirler Geçmişte sinterlenmiş seramikler sıcak-preslenmiş seramiklerden daha ucuz olsa da Bugünlerde sıcak-preslenmiş monolitik seramiklerin fiyatları da uygun hale gelmiştir Sıcak-preslenmiş seramikler sinterlenmiş olan eşleniklerinden daha iyi balistik özellik gösterirler. CMC lerle seramik balistik özellikleri (özellikle çoklu-darbe kapasitesi) iyileştirilmiştir Fiyatları oldukça yüksektir

Düşük Yoğunluklu Seramikler Al 2 0 3 alüminyum oksit polimorfik bir malzemedir ve birçok biçimde bulunabilir: Sinterlenmiş alumina zırh uygulamaları için en uygun biçimidir: Kolay üretilir Ucuzdur Balistik özellikleri iyidir Balistik özellikleri mermi hızı arttıkça artar

Düşük Yoğunluklu Seramikler SiC Silikon karbür de polimorfik bir malzemedir. Aluminadan farklı olarak yüzlerce politipi vardır En yaygını ve basiti elmas yapılı P-phase dir A-phase balistik uygulamalar için en uyugn olanıdır Yüksek sertlik değerlerine sahiptir, Yüksek esneklik katsayısı vardır, Yüksek basma mukavemeti vardır Sinterlenmiş, tepkime-bağlı ve sıcak-presli versiyoları mevcuttur ve zırh malzemeleri olarak kullanılırlar Tepkime-bağlı ve sıcak-presli olanlar sinterlenmiş olana göre daha çok tercih edilirler.

Düşük Yoğunluklu Seramikler B 4 C Köşelerinden uzatılmış bir küp yapısı vardır Düşük yoğunluğu (2.5g/cm 3 ) ve yüksek sertliği nedeniyle zırh malzemesi olarak tercih edilir Dünya üzeründe elmas ve kübik BN den sonra bilinen 3. en sert malzemedir En çok kullanılan zırh seramiğidir. Can yeleklerinde kullanılır. Sıcak-presli B4C çok pahalıdır

Düşük Yoğunluklu Seramikler Yoğunluk (g/cm3) Esneklik katsayısı, E (GPa) Basma Mukavemeti (GPa) Al 2 0 3 3.9 370 2-3 B 4 C 3.2 410-440 4-5 SiC 2.5 450 2-4

Zırh Seramikleri Kullanımı Seramik tabanlı 2 katmanlı vucüt zırhları (Irak ta Amerikan askerleri tarafından kullanılanlar) Helikopter koltuklarında kullanılan seramik zırhlar

Yüksek Yoğunluklu Seramikler Düşük yoğunluklu zırh seramikleri küçük ve orta kalibreli delicilere karşı iyi performans gösterseler de; uzun-rotlu ve ağır metal alaşımlı delicilere karşı etkili olamazlar. Modern kara araçları için bu tehditlere karşı koruma önemlidir Uzun-rotlu delicilere karşı seramik kalınlığının çok fazla arttırılmalısı gerekir: Tek başına yeterli değildir. Arkadan yansıyan çekme dalgaları nedeniyle seramiğin deliciyi erozyona uğratması zorlaşır. Yeni seramik tiplerinin geliştirilmesi gerekmiştir. 1990 larda çözüm RHA (r = 7.85 g/cm 3 ) dan daha yoğun olan malzemelerde aranmış ve sinterlenmiş depleted uranyum (DU) (r = 9.47 g/cm 3 ) kullanılmıştır Aynı etkiyi sağlayabilen aluminaya göre %99.5 daha az ağır DU ile sonuçlar elde edilmiştir. Çalışmalar malzemenin radyasyon etkileri nedeniyle son verilmiştir

Yüksek Yoğunluklu Seramikler 1990 ların Ortasında ARL ve Cercom birleşerek yüksek yoğunluklu pekçok seramik geliştirmiştir Tungsten karbür (WC)mükemmel mekanik özellikleriyle en iyi sonuçları vermiştir Esneklik Katsayısı (E= 700 GPa) çok yüksektir, excellent mechanical properties, and an Değişik bağ elemanlarıyla (Co, Fe) ve bağsız olarak tungsten ağır alaşımlı (WHA) ve tungsten mermilerle balistik testler yapılmıştır Ağırlık verimliği ve balistik performası iyi sonuçlar elde edilmiştir

Yüksek Yoğunluklu Seramikler Kütle verimliliği Hacim verimliliği Malzeme

Seramik Zırh Nasıl Çalışır Küçük Kalibreli KE Mermilerine Karşı Seramik zırhın temel görevi merminin kinetik enerjisini depolanmış elastik enerjiye ya da plastik işe dönüştürmektir. Kırılgan mermiler için depolanmış elastik enerji merminin parçalanmasıyla sonuçlanır Merminin parçalanmasıyla ya da platik iş sonucu oluşan parçacıklar yayılabilir Merminin kinetik enerjisi daha büyük bir alana yayılmış olur Seramikler son olarak çarpışma impulsını yükü arkalayıcı plakaya yayarak soğururlar Arkalayıcı levhanın deformasyonu sonucu merminin ve parçacıkların momentumu azalarak yakalanırlar

Seramik Zırh Nasıl Çalışır-Örnek Küçük Kalibreli KE Mermilerine Karşı 6-16 μs de, penetrasyon öncesi dönem mermi çekirdeğinin burnu seramik levhaya penetrasyonu sonucu penetrasyona uğrar Seramiğin yükses sertliği çarpışma yüklerini karşılar. 16-25 μs, penetrasyon dönemi çekirdek penetrasyona başlar ve kısalır (erozyona uğrar) Seramik kırılmasına rağmen yeterli direnci 7.62 mm APM2 çelik gösterir ve mermiyi aşındırmaya devam eder çekirdeğin, boron karbüre çarpması 25 μs, arkalayıcı plaka deformasyona uğramaya başlar ve seramik desteğini kaybeder, dwell biter At 35 μs, mermi çekirdeği kırılır. At 56 μs, mermi çekirdeği seramiğe tamamen girer; Mermi arkalayıcı içinde ilerler ve yakalanır

Seramik Zırh Nasıl Çalışır Büyük Kalibreli KE Mermilerine Karşı Büyük Kalibreli KE mermilerini önlemenin temel yolu erozyondur. Delici ucunda uzun süre (10-100s microseconds) GPa lar seviyesinde basınç sağlayabilmek için yüksek basma mukavemetine ihtiyaç vardır Arkalayıcı plakanın da çok dayanıklı olması gerekir

Seramik Zırh Nasıl Çalışır Çukur İmlalı Tehditlere Karşı Çukur imlalı jetlerle olan çarpışmalarda çarpışma basınçları çok yüksektir ve hidrodinamik etkiler işin içine girer Çarpışmada; Jetin ucunun hızı 6-10 km/s, Kuyruk hızı ~2 km/s Oluşan çarpışma basıncı 100 GPa; seviyesindedir Seramiklerin kırılma anında hacimlerinin artması sonucu jet yön değiştirir ve zayıf olduğu yan yönlerden karşılanır

Bir ve Çok Katmanlı Seramiklerin Karşılaştırılması Penetrasyon Penetrasyon 1 AlN tabakalı zırh 3 AlN tabakalı zırh Daha iyi sonuç veriyor

Bir ve Çok Katmanlı Seramiklerin Karşılaştırılması Katman Katman Seramik katman sayısı Hava Seramik tamamlandı Mermi alümünyuma girmedi Alüminyum L/D=6 (L=50mm) Tungsten mermi Çarpma Hızı=1150m/s Penetrasyon derinliği Mermi uzunluğu Mermi çapı

Kompozit Malzemeler Kompozit malzemeler iki ya da daha fazla malzemenin makroskopik ölçekte biraraya gelmesiyle oluşan malzemelerdir. Kompozit malzemelerin avantajları: Ağırlık Yüksek mukavemet Yüksek tokluk Korozyon dayanımı Aşınma dayanımı Yorgunluk dayanımı Isı bağımlı davranımlar Termal yalıtkanlık Termal iletkenlik Akustik yalıtım Reçine Fiber

Kompozit Malzemelerin Genel Özellikleri Kompozit malzeme; biri matris diğeri de takviye olmak üzere iki veya daha fazla malzemenin ( metalik, organik, inorganik vs.) bir araya gelerek oluşturduğu daha üstün özelliklere sahip olan malzemelerdir. Oluşturulan karışım, kendisini oluşturan matrisin mekanik veya fiziksel özelliklerinden farklı bir özelliklere sahiptir. Matris malzeme içerisine daha farklı bir malzemenin fiber veya parçacık olarak konması ve birleştirilmesi işlemiyle tek bir yapı oluşturulur Partikül takviyeli metal matrisli kompozitler yüksek esneklik katsayısı, mukavemet, sertlik ve aşınma direnci gibi avantajlara monolitik metal eşlerine göre düşük tokluk, yüksek maliyet, işleme ve işlem güçlüğü gibi dezavantajlara sahiptir. Fiber takviyeli kompozitler ise yüksek mukavemet, yüksek çekme modülü, düşük ağırlık gibi avantajlara, yüksek maliyet gibi dezavantajlara sahiptir.

Kompozit Malzemeler Kompozitlerin sınıflandırılması Lifli kompozitler Katmanlı kompozitler Parçacıklı kompozitler Hibrid kompozitler

Matris Matris malzemeleri, lifleri ya da parçacıkları birarada tutmak için kullanılan malzemelerdir. Matrisler, kompozit malzemeye korozyon ve ısı dayanımı gibi özellikler kazandırır. Yükün dengeli dağılımını sağlar. Matrikslerin ana malzemeleri Polimerler Termosetler: Epoksi, Polyester, Fenolik Termoplastikler: Polyimide, Polifenilen, Polipropilen Metaller Seramikler

Lifli Kompozitler Matris malzemesi içinde güçlendirici liflerden oluşan kompozit malzeme biçimi Lifler, çok küçük kesit alanlı ve uzun yapıdadır. Lifler aynı malzemenin hacimli durumuna göre çok daha kuvvetlidir Camelyaf Karbon/grafit lifler Aramid Boron lifler Metalik teller Tungsten, Berilyum, vs.

Katmanlı Kompozitler En az iki malzemenin birbirine katmanlar halinde birleştirilmesiyle elde edilen kompozit malzemeler Çeşitleri: Bimetaller Kaplanmış metaller Katmanlı cam Plastic tabanlı katmanlı kompozitler Katmanlı lifli kompozitler

Parçacıklı Kompozitler Bir ya da daha fazla malzemenin, bir matris malzemesi içinde parçacıklar halinde bulunması Parçacıklı kompozitlerin çeşitleri: Ametal içinde ametal Ametal içinde metal Metal içinde metal Metal içinde ametal

Kompozit Zırh Tarihçesi 1960 larda hafif zırh tasarımı için seramik-kompozit zırh sistmelerinin kullanılması ile ilgili çalışmalar yapılmıştır 1980 ve 90 larda polimer matrisli kompozitlerle(pmc) ilgili çalışmalar yapılmıştır. Bradley Infantry Savaş Aracı (BIFV) nda ilk defa kullanılmıştır. Yapısal olarak işlevselliği olmayan bu zırha daha sonraları yapısal özellik kazandırılmıştır. Daha sonra kompozit zıhlı araç (CAV) a uygulanmıştır PMC den oluşan kompozit yapısal zırh (CIA) kullanılmıştır.

Kompozit Zırh Tarihçesi CAV da kullanılan yapısal kompozit zırh (CIA) nın her bir katmanın ayrı görevleri vardır. En dışarda (aracın dışında) ince bir PMC katmanı yer alır Balistik seramik tabakasını dış etkilerden korur Seramik katman Çarpışmada mermiyi kırmak/aşındırmak için kullanılır EPDM plastik katman Çoklu-darbe performansını arttırmak için kullanılmıştır Kalın kompozit plaka Aracın yapısal desteğini sağlamak için kullanılmıştır Aynı zamanda artan kinetik enerjiyi soğurarak kırılan seramik ve mermi parçalarını da tutar En içte fenol tabakası Yangına karşı korur Fenol iç katman Yapısal kompozit EPDM Alumina PMC dış yüz tabakası

Neden Kompozit Zırh Hafif uç-ağır havaş Tank Füzeye karşı direk koruma gerekli Uçak Elektronik önlemler(flare) pilot mevki, yakıt tankı, motor gibi yerleri küçük kalibrelere karşı korur Hareket kabiliyeti Manevra yeteneği Taşınabilirlik İhtiyaçlar ancak hafif zırh sistemleriyle karşılanabilir

Fiber Seçimi

Fiber Destekli Polymer Matrisli Kompozit (PMC) Zırhlar

Yapısal (Integral) Kompozit Zırh (CIS)

Fibersiz Kompozit Zırh Tasarımı

Fibersiz Kompozit Zırh Deneysel Bulgular-2 Atıştan sonra R1 numunesinin ön yüzeyinin ve mermi parçalarının görüntüsü.

Fibersiz Kompozit Zırh Deneysel Bulgular-2

Fibersiz Kompozit Zırh Deneysel Bulgular-2 Testten sonra R4 numunesinin arka yüzey görüntüsü.

Fibersiz Kompozit Zırh Deneysel Bulgular-2 Atıştan sonra R5 numunesinin ön yüzey görünümü.

Fibersiz Kompozit Zırh Deneysel Bulgular-2 Atış sonrası R7 numunesinin ön taraf görünümü

Fibersiz Kompozit Zırh Deneysel Bulgular-2 Atış sonrası R7 numunesinin arka yüzey görünümü.

Şeffaf Zırh Malzemeleri Alüminyum Oksinitrat (AlON) Magnezyum Alüminat (spinel) Alüminyum Oksit (safir) Cam/Polikarbonat Lamineler

Şeffaf Zırh Malzemeleri

Şeffaf Zırh Malzemeleri

Zırh Teknolojilerindeki Gelişmeler ve Geleceği Zırh teknolojisindeki gelişmeler,silah teknolojisindeki gelişmelere paralellik gösterip özellikle son yıllarda başta malzeme teknolojisindeki ilerlemeler ve simülasyon programlarındaki gelişmeler olmak üzere önemli bir ivme kazanmıştır. Zırh Çeşitlerinde Yeni Konseptler Biomimetics Nano-malzemeler

Nano Malzemeler Nano boyutlu Süper Sert Karbon ile Dünya rezervlerinin % 70 i Türkiye de bulunan Bor madeni kullanılarak Nano Kübik Bor Nitrür elde edilir Nanoteknolojinin öncelikli amacı çeşitli ihtiyaçları karşılayabilecek özellikte nano boyutlu malzemelerin elde edilmesidir. Nano boyutlu partiküllerin ilavesi ile mevcut malzemelerin fiziksel ve mekanik özellikleri tümüyle değiştirilebilmektedir. Malzemelerin sentezlenmesi ve üretimi modern metodlara ihtiyaç göstermektedir.

Nano Malzemeler Nano Süper Sert Karbon (NSSK) elde edilmesinde kontrollu şoklama teknolojisi uygulanmıştır. Ürün, 10-60 Angstrom boyutunda ve % 99.8 saflıktadır. Özgür yüzey alanı 400-1100 m 2 /gram dır. Ürünün 40000 büyütmeli görünümü: Nano Süper Sert Karbonun 40000 büyütmeli görüntüsü

Biomimetic Nanoyapılar Bioinspired malzemelerin tasarımı Biyoloji Nanoyapılar Malzeme Bilimi

Biomimetic Nanoyapılar Kemik, diş ve kabuklar çok sert, dayanıklı ve tokturlar. Nanometre düzeyinde eşsiz hiyerarşik yapıları vardır. Bu yapıları taklit ederek zırh malzemeleri konusunda yeni daha performanslı malzeme tasarımları yapılmaya çalışılmaktadır.

Tehditi durdumak için gerekli ağırlık Neden Kompozit Zırh Çelik Malzeme Seramik/GRP GRP: Cam Destekli Plastik Kompozit

Kompozit Zırh Uygulamaları

Ductile Hole Formation in a Target

BÖLÜM IV. ÇUKUR İMLANIN SİMULASYONUNDA KULLANILABİLECEK BİLGİSAYAR PROGRAMI ÖRNEKLER

BÖLÜM IV. ÇUKUR İMLANIN SİMULASYONUNDA KULLANILABİLECEK BİLGİSAYAR PROGRAMI ÖRNEKLER 25gr lık çelik ve ilk hız 70 m/s

PART IV. A COMPUTER PROGRAM WHICH CAN BE USED TO SIMULATE SHAPED CHARGES EXAMPLES

BÖLÜM IV. ÇUKUR İMLANIN SİMULASYONUNDA KULLANILABİLECEK BİLGİSAYAR PROGRAMI ÖRNEKLER 50gr lık çelik ve ilk hız 70 m/s

PART IV. A COMPUTER PROGRAM WHICH CAN BE USED TO SIMULATE SHAPED CHARGES EXAMPLES

Kinetik Enerjili Giricilerin Seramik Hedeflere Çarpmasının İncelenmesi(2) Şekil 17: İnce destek tabakalı seramiğe balistik çarpma sırasında gerçekleşen olayların şematik gösterimi [18, 1994]

Tungsten alaşım kinetik enerjili giricilerin seramik ve haddeli homojen zırhlara çarpması Şekil 18: Krater şekillerinin karşılaştırılması 1550 m/s (soldaki), 2150 m/s (sağdaki). Mermi girişleri sağ taraftan gerçekleşmiştir [20,1999]. Mermi hızının artması durumunda merminin numunenin çıkışında oluşturduğu tahribat daha düşüktür.

Tungsten KE giricisinin haddeli homojen zırha (RHA) dik girinimi Şekil 19: L/D oranı 20 olan, konik uçlu tungsten bir KE çubuğunun 150 mm kalınlığındaki haddeli homojen zırha 1520 m/s ile çarpması durumunda oluşan krater ve modellemedeki karşılığı [21,2003]

Tungsten KE giricisinin haddeli homojen zırha (RHA) eğik girinimi Şekil 20: 40 mm kalınlığındaki haddeli homejen zırhlara L/D= 20 (D=8.6 mm ) mermilerle yapılan test sonuçları. 2150 m/s (soldaki), 1550 m/s (sağdaki) [21,2003]

Delinme ( Perforation)

Titanyum Alaşımlardan Yapılmış Hedeflerde Hedef Kalınlığının Hasar Mekanizmasına Etkisi

Add-on Zırh Sistemleri Yandaki şekilde gösterilen değişik tahribat biçimleri zırhın tipiyle direk olarak ilgilidir. Her tahribat tipini engellemeye yönelik farklı add-on zırh sistemleri kullanılmaktadır.

Reaktif Zırh Sistemleri Reaktif zırh sistemlerinin etkileri üzerine Almanya ve ABD de birçok çalışma gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalarda detaylı patlama analizlerinin yanı sıra değişik tipteki mühimmata karşı kullanılması muhtemel reaktif zırh alternatifleri test edilmiştir.

Tungsten alaşım kinetik enerjili giricilerin seramik ve haddeli homojen zırhlara çarpması Şekil 18: Krater şekillerinin karşılaştırılması 1550 m/s (soldaki), 2150 m/s (sağdaki). Mermi girişleri sağ taraftan gerçekleşmiştir [20,1999]. Mermi hızının artması durumunda merminin numunenin çıkışında oluşturduğu tahribat daha düşüktür.

Tungsten KE giricisinin haddeli homojen zırha (RHA) dik girinimi Şekil 19: L/D oranı 20 olan, konik uçlu tungsten bir KE çubuğunun 150 mm kalınlığındaki haddeli homojen zırha 1520 m/s ile çarpması durumunda oluşan krater ve modellemedeki karşılığı [21,2003]

Tungsten KE giricisinin haddeli homojen zırha (RHA) eğik girinimi Şekil 20: 40 mm kalınlığındaki haddeli homejen zırhlara L/D= 20 (D=8.6 mm ) mermilerle yapılan test sonuçları. 2150 m/s (soldaki), 1550 m/s (sağdaki) [21,2003]

Balistik Test Standartları Avrupa Standartları STANAG NIJ

NIJ Standard 0108.01: The National Institute of Justice (NIJ) is the research, development and evaluation agency of the United States Department of Justice. NIJ, along with the Bureau of Justice Statistics(BJS) who defined the standard for measuring the strengh level of ballistic resistance in any kind of material. Required for levels II, III-A and III an array of impacts as shown in figure, 4 of them in the corners of a square of side 200mm fifth most impact on the center of the square. CEN 1063 European Norm: Is a security glazing standard created by the European Committee for Standardization for measuring the protective strength of bullet-resistant glass. It is commonly used in conjunction with EN 1522 (Euronorm standard for Bullet Resistance in Windows, Doors, Shutters and Blinds) to form a ballistic classification system by which armored vehicles and structures are tested and rated. STANAG: Is the abbreviation for Standardization Agreement, which sets up processes, procedures, terms, and conditions for common military or technical procedures or equipment between the member countries of the alliance. Each NATO state ratifies a STANAG and implements it within their own military. The CEN-BR4 test is more demanding than NIJ III due to the shorter distance between impacts.