ARAÇ ZIRHLAMADA KULLANILAN KOMPOZİT MALZEMELERİN BALİSTİK PERFORMANSLARININ İNCELENMESİ

Abstract

Kompozit zırh malzemeleri gelişen teknoloji ile beraber araçlarda ağırlık azaltmasından dolayı geleneksel zırh malzemesi olan çeliğe göre günümüzde daha çok kullanım alanı bulmaktadır. Balistik çeliğe göre kompozit zırhlar bitişik atışta dahi çekirdeği durdurur. Bu çalışmada, zırhlı araçlardaki kompozit zırh malzemelerinde; takviye malzemesi olarak kullanılan Çok Yüksek Moleküler Ağırlıklı Polietilen (UHMWPE), Aramid, Karbon, Hibrit ve Cam Elyafı türleri ile matris malzemesi olarak herhangi bir reçine kullanmadan PE film tabakaları ile kat kat yerleştirildikten sonra pres altında basınç ve sıcaklık etkisiyle birleştirilerek katmanlı bir yapı oluşturulmuştur. Oluşturulan farklı dizilim ve malzeme özelliklerine sahip katmanlı yapı şeklindeki kompozit plakalara, balistik uygulamalarda kullanılan NIJ standartlarına uygun olarak, 5 metre mesafeden 8 gram ağırlığında çekirdeği olan 9x19 Parabellum FMJ fişekler ile atışlar yapılmıştır. Yapılan atış testleri sonrası, plakaların üretiminde oluşan hasar ve deformasyonlar proses farklılıkları, plakaların ağırlığı, plakaların kalınlıkları, kumaşların alansal yoğunlukları, kumaşların dokuma tipleri, katman sayıları, mermi giriş delikleri ve varsa çıkış delikleri göz önüne alınarak incelenmiştir. Yapılan değerlendirme sonucunda, kullanılan malzemeler için üretim yöntemi olarak en uygun proses, kurşun geçirmeyen plakalardan ise en ince ve en hafif olanı belirlenmiştir.

Keywords

• Zırhlı araç,Tabakalı Kompozit,Balistik

Investigation of the Ballistic Performances of Composite Materials Used in Armored Vehicles

Abstract

Nowadays, composite armor materials become more attractive comparing to traditional armor materials such as armor steels, with the developing technology, due to weight reduction needs. Unlike the ballistic steels, the composite armors stop the bullet even in repeated shots. In this study, selected composite vehicle armor materials; Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE), Aramid, Carbon, Hybrid, and Glass Fiber fabrics used by layering with PE film plies without using any resin as a matrix material. 9x19 Parabellum FMJ cartridges consisting of the soft lead core with 8 grams at a distance of 5 m were shot with fireworks by the NIJ standards used in ballistic applications. After the fire tests, the damage and deformations in the produced composite armor plates were examined by taking into consideration the process parameters, the composite plate physical and geometrical properties such as weight, thickness, densities, fabric weaving types, number of plies, bullet entry and exit holes. The results were evaluated and concluded to the obtain optimal process parameters and the physical properties such as weight saving and armoring performance.

Keywords

• Armored Vehicle,Ballistic,Laminated Composite Materials

References

1. Braga F.O., Luz F.S., Monteiro S.N. and Lima E.P. (2018) Effect of the impact geometry in the ballistic trauma absorption of a ceramic multilayered armor system. Journal of Materials Research and Technology, 7(4), 554-560. doi:10.1016/j.jmrt.2018.06.019
2. Işık, H., Değirmenci, E. ve Evci, C. (2013) Örgülü Kumaşların Balistik Darbe Enerji Sönümleme Mekanizmalarının İncelenmesi, Savunma Bilimleri Dergisi,12 (2), 145-162.
3. Mukasey M.B., Sedgwick J. L. and Hagy D.W. (2008) Ballistic Resistance of Body Armor NIJ Standard–0101.06, Washington, DC, USA.
4. National Research Council (2011) Opportunities in Protection Materials Science and Technology for Future Army Applications, The National Academies Press, Washington DC, USA, 978-0-309-21285-4
5. Pirvu, C. and Deleanu, L. (2018) Ballistic Testing of Armor Panels Based on Aramid. IntechOpen Pub.
6. Purnomo H., Widananto H., and Sulistio J. (2018) The optimization of soft body armor materials made from carbon-aramid fiber using the Taguchi method. AIP Conference Proceedings 1977, 020003-1. doi:10.1063/1.5042859
7. Sabet A.R., Beheshty M.H. and Rahimi H. (2009) Experimental Study of Sharp-Tipped Projectile Perforation of GFRP Plates Containing Sand Filler Under High Velocity Impact and Quasi-Static Loadings, Polymer Composıtes,30 (10),1497-1509. doi: 10.1002/pc.20720.
8. Sapozhnikov S.B., Kudryavtsev O.A. and Zhikharev M.V. (2015) Fragment ballistic performance of homogenous and hybrid thermoplastic composites. International Journal of Impact Engineering 81, 8–16. doi:10.1016/j.ijimpeng.2015.03.004.

9. Silva L.F, Lavoratti A., Pereira I.M., Dias R. R., Amico S.C and Zattera A. J. (2018). Development of multilaminar composites for vehicular ballistic protection using ultra-high molecular weight polyethylene laminates and aramid fabrics, Journal of Composite Materials, 0(0) 1–10. doi: 10.1177/0021998318815959.
10. Silva M.V., Stainer D., Al-Qureshi H.A. and Hotza D. (2014) Ceramic armors for ballistic applications: a review, Cerâmica 60, 323-331. doi:10.1590/S0366-69132014000300003.
11. Sliwinski M., Kucharczyk W. and Guminski R. (2018) Overview of polymer laminates applicable to elements of light-weight ballistic shields of special purpose transport means. Scientific Journal of the Military University of Land Forces,50(3), 228-243. doi:10.5604/01.3001.0012.6240
12. Sockalingam S., Chowdhury S.C., Gillespie J.W and Keefe M. (2017) Recent advances in modeling and experiments of Kevlar ballistic fibrils, fibers, yarns and flexible woven textile fabrics – a review. Textile Research Journal, 87(8), 984–1010. doi: 10.1177/0040517516646039