Parçacık benzetimli mermi tehdidine uygun zırh yapısının sonlu elemanlar yöntemi ile analizi
Finite element analysis of armor structure suitable for fragment simulated projectile threat
Yazar: MUSTAFA ESAT KÖSE
Danışman: DOÇ. DR. ÖZGÜR DEMİR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies

Özet:
Askeri unsurlar olası bir savaş durumunda birçok tehdide maruz kalırlar. Bu tehditlerin arasında patlayıcıların oluşturdukları şarapneller ve yüksek kalibreli top mermilerinin infılak etmesi sonucunda ortaya çıkan yüksek kinetik enerjili parçacıklar bulunmaktadır. NATO'nun tehdit sınıflandırmalarında tanımlanmış olan parçacık benzetimli mermi (FSP), ateşli silahlara ait mermilerle kıyaslandığında küt yapısına rağmen yüksek kalibresinden kaynaklanan kinetik enerjisiyle askeri araçlara ciddi hasar oluşturmaktadır. Kinetik enerjili tehdit unsurlarını durdurmak veya enerjilerini sönümlemek için zırh teknolojileri ve malzeme biliminde birçok gelişim meydana gelmiştir. Bir balistik zırh tasarımı yaparken potansiyel tehditlere en uygun olan zırh konfigürasyonun belirlenmesinin yanında askeri araçların hareket kabiliyeti, stabilitesi, zırh yapısının yenilenebilirliği gibi birçok unsurun göz önünde bulundurulması gerekmektedir. Malzeme maliyetleri ve çarpışma testlerinin kontrollü olarak yerine getirilmesinin zorlukları göz önünde bulundurulduğunda deneylerin sonlu elemanlar yöntemi ile düşük hata oranlarında simüle edilmesi optimum zırh tasarımını meydana getirmek için iyi bir alternatif yaratmıştır. Bu çalışmada koruma sağlamak için kullanılan malzemelerin balistik yeterliliklerinin hangi yollarla gözlemlenebileceği ve malzeme değişkenlerinin balistik kompoziyona yaratacağı etkiler incelenirken, 520 m/s hıza sahip 20 mm FSP mermiyi sönümleyecek uygun balistik kompozisyonun sonlu elemanlar yöntemi ile belirlenebilmesi amaçlanmıştır.

Anahtar Kelimeler: Balistik çarpışma, zırh tasarımı, sonlu elemanlar yöntemi, seramik, kompozit

Abstract:
Military forces face numerous threats in the event of a possible war, including the high kinetic energy particles produced by the detonation of explosives and high-caliber artillery shells. Among these threats is the fragment simulating projectile (FSP), which can cause serious damage to military vehicles due to its high caliber kinetic energy, as defined in NATO threat classifications. Advances in armor technology and material science have been made to stop or dissipate kinetic energy threats. When designing a ballistic armor, it is important to consider various factors such as the mobility, stability, and renewability of the armor structure in addition to determining the most suitable armor configuration for potential threats. Due to the challenges posed by material costs and controlled impact tests, simulations using finite element method with low error rates have created a good alternative for developing an optimum armor design. This study examines not only how the ballistic suitability of materials used for protection can be observed and the effects of material variables on ballistic configuration, but also examines how to determine the suitable ballistic configuration to dissipate a 20 mm FSP projectile with a velocity of 520 m/s using finite element method.

Keywords: Ballistic impact, armor design, finite element method, ceramics, composite