Farklı tip çukur imla tasarımına sahip harp başlığı modellemesi ve benzetimi
Warhead modeling and simulation with different types of shaped charge design
Yazar: KEREM CAN ALBAYRAK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT ÜÇÜNCÜ
Başkent Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Savunma Teknolojileri ve Sistemleri Ana Bilim Dalı / Savunma Elektroniği ve Yazılım Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies
Dizin: Benzetim = Simulation ; Bilgisayar destekli benzetim = Computer aided simulation ; Delme = Drilling ; Harp başlığı = Warhead ; Jet oluşumu = Jet formation ; Tasarım = Design ; Zırhlı araçlar = Armoured vehicles ; Çukur imla teknolojisi = Shaped charge technology

Özet:
Çukur imla, bir fünye yardımı ile içerisinde infilak eden patlayıcı malzemenin oluşturduğu enerjiyi tek bir noktaya yoğunlaştırıp metal malzemeden oluşan çukur imla astarına aktaran harp başlığı türüdür. Çukur imla günümüzde metalleri kesme ve şekil verme, zırh delme ve petrol bulma ile çıkarma gibi alanlarda da kullanılmaktadır. 

Çukur imla zırh delmek amacıyla kullanılan bir füzenin en önemli alt sistemlerinden biridir. Kimyasal reaksiyonlar ile jet oluşturarak füzelerin çarptığı hedefin zırhını delmeyi sağlayan bir teçhizattır. Patlayıcı malzemenin infilak reaksiyonunun başlamasıyla oluşan yüksek basınç ile çukur imla astarını jete dönüştürerek astara kinetik enerji kazandırmaktadır. 8.000 – 12.000 m/sn hız mertebelerine çıkan jet tank ve zırhlı araç zırhlarına çarptığında onları delme kabiliyetine sahip olmaktadır. 

Bu tez çalışmasında, zırh delme yeteneğine sahip füzelerin içerisinde yer alan çukur imla boyutlarını değiştirmeden sadece çukur imla astarı geometrilerini değiştirerek delme derinliğinin arttırılması hedeflenmiştir. 

Bu kapsamda, literatürde yer alan çukur imlaların standart ölçülerine benzer bir dış kabuk içerisinde Konik, Trompet ve Elipsoit geometrilerde 2 boyutta 3 farklı çukur imla tasarımı gerçekleştirilmiştir. Çukur imla tasarımında AUTODYN yazılım paketi kullanılmıştır. Tasarımı takiben çukur imlanın oluşturduğu jetin zırhı delme derinliğine yönelik çeşitli benzetim çalışmaları yapılmıştır. 
 
AUTODYN Programı çıktılarına göre 3 farklı modelin benzetimi sonucu jet oluşumları ve zırh delme derinliği değerleri incelenmiş ve birbiri ile karşılaştırılmıştır. Trompet geometriye sahip çukur imla astarı tasarımı, HMX patlayıcı malzeme, 1,5 mm çukur imla kalınlığı ve çukur imla çapının 1,5 katı uzaklıkta yer alan hedefin olduğu parametrelerin seçildiği durumda yapılan benzetim çalışmasında Trompet çukur imla ile en yükse delme derinliğinin elde edildiği görülmüştür.

Abstract:
Shaped Charge is one of the most important subsystems of a missile used to penetrate armor. It is a device that allows piercing the armor of the target hit by the missiles by forming jets with chemical reactions. 

In this thesis, it is aimed to increase the penetration depth by only changing the shaped charge liner geometries without changing the size of the cavities in the armor-piercing missiles. 

In this context, 3 different orthographic designs in 2 dimensions in Conical, Trumpet and Ellipsoid geometries were carried out in an outer shell similar to the standard dimensions of the shaped charge in the literature.  

A series of simulation studies were carried out to determine the parameters that allow the ideal penetration depth to be determined. With the optimal parameters obtained from these studies, 3 different models were simulated, jet formations and armor penetration efficiency values were examined. 

As a result of the simulation of 3 different models according to the AUTODYN Program outputs, jet formations and armor penetration depth values were examined and compared with each other. In the simulation study, it was observed that the highest penetration depth was obtained with the trumpet geometry liner design, in the case of the parameters with the trumpet geometry shaped liner design, HMX explosive material, 1.5 mm cavity thickness, and the target located 1.5 times the shaped charge diameter.