Zırhlı araçlar için seviye 3 koruma sağlayabilen yeni bir perfore zırh plakası tasarımı
A new perforated armor plate design providing level 3 protection for armored vehicles
Yazar: ONUR ÜNLÜOĞLU
Danışman: PROF. DR. MELİH CEMAL KUŞHAN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies
Dizin: Balistik = Ballistics ; Mermi = Projectile ; Sayısal analiz = Numerical analysis ; Zırhlı araçlar = Armoured vehicles

Özet:
Hafif zırhlı araçların küçük kalibreli zırh delici mermilere karşı korunmasında bir pasif zırh sistemi olan perfore plakalardan yararlanılmaktadır. Perfore plakalar, araçların dışına boşluklu yerleştirilen ve tehdidin çapına göre mermiyle etkileşime girmek üzere tasarlanan bir dizi delik veya kanal geometrisine sahip ek koruyucu plakalardır. Bu çalışmada, Hardox 500 çeliğinden delik ve kanal formunda olmak üzere iki farklı geometride imal edilen perfore plakaların, araç gövdesine farklı açılarda yerleştirilmeleri durumunda zırh sisteminin balistik koruyuculuğuna olan etkilerinin saptanması amaçlanmıştır. 7,62x51 mm zırh delici mermiye karşı hem perfore plaka hem de dolu plakalar için balistik testler gerçekleştirilmiştir. Delik ve kanal geometrisi ile araç gövdesini temsil eden arka plakaya paralel, 15° ve 25° açılı olmak üzere toplam beş farklı konfigürasyon değerlendirilmiştir. Johnson-Cook yapısal modeline göre mermi ve zırhın nümerik analizleri yapılmıştır. Balistik testler sonucunda, 15° açılı yerleştirilen kanal formunda perfore plakanın olduğu zırh sisteminin, atışların tamamını durdurarak tam balistik koruma sağladığı görülmüştür. Bu konfigürasyon ile aynı balistik korumayı sağlayan dolu plakaya göre zırh sisteminde yaklaşık %29 ağırlık tasarrufu mümkün olmuştur. Nümerik analizlerde balistik testleri doğrulayıcı ve tamamlayıcı sonuçlar elde edilmiştir. Balistik testler ve nümerik analizlerle uygun parametrelerin belirlenmesi durumunda perfore plakaların araç zırh sistemlerinde kullanılabileceği ve zırh sisteminin alan yoğunluğunu önemli oranda azaltabilecekleri anlaşılmaktadır.

Abstract:
Perforated plates, a passive armor system, protect light armored vehicles against small-caliber armor-piercing projectiles. Perforated plates are additional protective plates with a series of holes or slot geometries located at a distance from the vehicle's exterior and designed to interact with the projectile according to the diameter of the threat. In this study, it was aimed to determine the effects of perforated plates manufactured from Hardox 500 steel in two different geometries, in the form of holes and slots, on the ballistic protection of the armor system when mounted at various obliquities to the vehicle body. Ballistic tests were carried out for both perforated and solid plates against 7.62x51 mm armor-piercing bullets. A total of five different configurations were evaluated, including hole and slot geometry, parallel to the back plate representing the vehicle body and angled at 15° and 25°. Numerical analyses of the projectile and armor were performed according to the Johnson-Cook structural model. As a result of ballistic tests, it was observed that the armor system with a slotted perforated plate placed at an angle of 15° provided full ballistic protection by stopping all shots. With this configuration, a weight saving of approximately 29% was possible in the armor system compared to the solid plate providing the same ballistic protection. Numerical analyses confirmed and complemented the ballistic tests. It is understood that perforated plates can be used in vehicle armor systems and can significantly reduce the areal density of the armor system if appropriate parameters are determined by ballistic tests and numerical analysis.