GMKA Savunma askeri alandaki hızlı gelişmelere bağlı olarak, balistik koruyucu giysiler, yüksek mukavemetli kumaşlar, vücut zırhları, hava, kara ve deniz araçlarının içyapıları gibi balistik darbelere karşı koruma ile ilgili birçok alanda teknolojiler geliştirmeye devam etmektedir.
Balistik koruma, askeri tekstil için başlıca fonksiyonel özelliklerden birisidir. Balistik koruyucu giysiler, mermilerin ve şarapnel parçalarının kinetik enerjilerini absorbe ederek vücudu ve balistik teknolojilerle donatılmış araçların korumasını sağlar.
Balistik koruyucu giysilerde, enerji absorpsiyonunu etkileyen temel parametreler lif cinsi, kumaş konstrüksiyonu, sıklığı ve gramajı, giyside kullanılan kumaş katlarının sayısıdır. Bu amaçla kullanılacak liflerin yüksek mukavemete, yüksek modüle ve düşük elastikiyete sahip olması gerekmektedir. Günümüzde balistik koruyucu giysilerde en çok tercih edilen lifler para-aramid lifleridir. Bunların yanı sıra yüksek molekül ağırlıklı polietilen lifleri de ticari olarak önem kazanmıştır. Ayrıca tam aromatik poliester lifleri, PBO ve PIPD gibi balistik amaçlı kullanılan lifler bulunmaktadır. Araştırmaların yoğun olarak devam ettiği ve balistik koruma amaçlı olarak da kullanım olanakları üzerinde durulan karbon nanotüpleri ve örümcek ipeği lifleri de bu alanda gelecek vaat etmektedirler.
GMKA, tekstil materyallerinin balistik koruma mekanizması, bu kumaşlarda kullanılan lifler ve tekstil ürünlerinin balistik koruma performanslarının karşılaştırılmasında kullanılan yöntemleri inceleyerek yeni balistik koruma teknolojilerini sunmaktadır.
1. Mermi veya füzenin, silahta veya tesir sahasındaki hareketini inceleyen iç balistik
2. Uçuş sırasındaki hareketini araştıran dış balistik
3. Hedefteki etkileri inceleyen terminal balistik
İç Balistik
Kimyasal enerji kaynağını, gazın genişlemesini, ortaya çıkan enerjinin kontrolünü ve yönlendirilmesini inceler. Askeri silahlar, askeri olmayanlara göre sıcaklık ve basınç bakımından daha çok zorlanmış durumlarda çalışırlar. Bir merminin silah içindeki hareketi, gazın mermiye etkisi ile ilgilidir. Mermi hareketi sırasında, içinde bulunduğu namluya basınç yaparken arada sürtünme kuvveti ortaya çıkar. Yüksek sıcaklıktaki gaz, namluyu o derece ısıtır ki, onunla kimyasal reaksiyona dahi girer.
İç balistiğin diğer bir konusu da silahın namlu içindeki spiral şeklindeki yiv ve setlerdir. Bu, uzun bir merminin dönerek hedefe ulaşmasına sebep olurken, yörüngesinin kararlı olmasını sağlar. Spiral yivler silah namlusunun eğimine bağlıdır. Düzgün olabileceği gibi, ağza doğru sıklaşabilir veya bunların bir çeşit birleşmesinden ibarettir.
Dış Balistik
Mermi veya füzeye tesir eden atalet, yerçekimi ve hava tarafından tesir eden aerodinamik kuvvetlerin bilinmesi halinde, yörüngelerin hesabı önemli bir zorluk değildir. Ancak aerodinamik kuvvetlerin bilinmesi oldukça karmaşıktır.
Bir mermi, hava direncini yenmek ve dengeli (stabil) uçuş yapmak için uçuş müddeti boyunca hedef noktasına doğru ilk çıkış pozisyonunda gitmek zorundadır. Mermi pozisyonunu değiştirirse, hatta takla atarsa, bu uçuşun planlandığı gibi sonuçlanmasına ve menziline düşmesine engel olur. Uçuş stabilizasyonunu sağlamak için iki metot vardır. Bunlar, kanatçık stabilizasyonu ve dönme stabilizasyonudur. Kanatçık stabilizasyonunda, mermi üzerine monte edilmiş kanatcıklar merminin kendi ekseninde dönmeden gitmesini sağlarlar. Bu durum kanatçıklar üzerinde ortaya çıkan aerodinamik kuvvetler yardımıyla sağlanır. Spin stabilizasyonlu bir merminin sahip olduğu jiroskobik dönme hareketinin bir sonucu olarak daima ilk hedef doğrultusunda devam eder. Bu dönme hareketinin ataleti, doğru eksenden olacak sapmalara müsaade etmez.
Terminal Balistik
Temel bilgilerin elde edilmesindeki güçlükler dolayısıyla balistiğin bu kolu, diğer dallar olan iç balistik ve dış balistikten geri durumdadır. Radyografi alanındaki ve yüksek sürat fotoğraf çağındaki hızlı gelişmeler bu konuya yardımcı olmuştur. Ancak alınan bilgilerin güvenilirliği konusu hala tartışılmaktadır. Bütün bilinen silah tipleri ve hedef şartlarında hedefin tahrip edilmesi aşağıdaki fiziki tesirlerle olmaktadır:
• Bomba, roket, harp başlığı, el bombası kullanıldığı durumlarda genellikle parçalanma etkisi veya küçük parçacıkların birbirlerinden farklı hareketleri sebebiyle
• Karşı kütleyi delme ve sızma sonucunda parçalama sebebiyle
• Su veya hava gibi akışkan bir ortam içerisinde büyük miktarda bir enerjinin ani olarak serbest kalmasından doğan infial sebebiyle
• Nispeten yüksek süratli sarsıntıların meydana getirdiği yıkma etkisiyle
• Bir infilakın ateşi veya radyasyonu sonucu çıkan ısı sebebiyle
• Yangın bombaları veya infilaklar ve çıkan yangınlar sebebiyle
• Özellikle duman veya zehirli gazların kimyasal etkisiyle
• Bakteriyolojik etkiyle
• Radyasyon etkisiyle
Temel olarak zırhlı araçlar muharebe sistemleridir. Balistik koruma, hareket kabiliyeti ve atış gücüne sahiptir. Bu özellikler uyumlu bir kombinasyon ile mühendislik mucizesine dönüşmektedir. Tasarım yapılırken dikkat edilmesi gereken; mürettebata ve iç aksama harekat sırasında mümkün olabilecek en yüksek düzeyde koruma sağlamaktır.
Zırh malzemesinin metre karesi ve eni baz alınarak, geriye doğru iz düşümünün kütle ağırlığı ile olası tehdide karşı dayanıklılığı ve malzemenin direnç parametresi ortaya çıkarılmaktadır. Haddelenmiş zırh çeliği en yaygın zırh çeliğidir. Sertliği Brinell Yöntemi ile ayarlanarak üretilir. Bir mühimmatın gücü delebildiği zırh çeliği kalınlığı ile ölçülür.
Brinell Sertlik Ölçme Yöntemi
Brinell sertlik ölçme metodu, çekme gerilimi 150 kg/mm² den az olan demir, çelik ve metal olmayan malzemelere uygulanır. Bu sertlik ölçme metodunda değişik çaplı küresel çelik bilyalar kullanılır.
Bilya çapları ve uygulanacak ağırlık, sertliği ölçülecek malzemenin cinsi ve kalınlığına göre seçilir. Kalın parçalar için uygulanacak ağırlık 187,5 ile 3000 kg arasında değişmektedir.
Brinell sertlik ölçmede uygulanan ağırlığını (P), küresel çelik bilyanın batan kısmının alanına (A) oranladığımızda sertliğini (HB) verir ve aşağıdaki formülle bulunur.
HB = P / A
İz alanı, bilya çapı (D) ve iz çapı (d) cinsinden yazıldığında bilya iz alanı;
Alan formülünü ilk formülde yerine koyduğumuzda;
HB = Brinell sertlik derecesi, kg/mm²
P = Uygulanan ağırlık (yük), kg
A = Bilyanın batan kısmmın yüzey alanı, mm²
D = Küresel çelik bilyanın çapı, mm²
d = Bilyanın parça üzerine yaptığı iz çapı, mm
Brinell sertlik ölçmede parça kalınlığı, bilya çapı ve uygulanan ağırlık bağıntısı;
ZIRH ÜRETİM ÇEŞİTLERİ
Zırh üretim yöntemleri dört başlık altında incelenmektedir.
1) Monoblok Zırh:
Malzemenin tek parça halinde çıkarılması ile üretilen yöntemdir. Gövde ve kule tek parçadır. Bu durum olası harekat anında zırh bütünlüğünü bozar ve zırh çatlayabilir.
2) Çok Bloklu Zırh:
Ardı ardına kaynaklanan zırh bloklarından oluşan kalın bir tabakadır. Birçok katmandan oluştuğu için mühimmatın hasar verme oranını her katmanda düşürmektedir. Bu durum yüksek balistik koruma sağlamaktadır.
3) Aralıklı Çok Bloklu Zırh:
Zırh bloklarının boşluklu şekilde kaynaklanmasıdır. İsabet eden mühimmat ilk bloğu deldikten sonra enerjisinin bir kısmını bırakılan boşluklar absorbe eder ve enerji tamamı ile diğer bloğa aktarılmaz. Bu metod ilk iki metottan daha yüksek balistik koruma sağlamaktadır.
4) Eğimli Aralıklı Çok Bloklu Zırh:
Belirli bir açı ile blokların boşluklu şekilde kaynaklanmasıyla oluşturulan zırh üretme yöntemidir. Diğer yöntemlere kıyasla mühimmatın daha uzun bir yol katetmesi gerekmektedir. Eğimli olmasından dolayı mühimmat sekebilir veya ucu kırılabilir.
Bu üretim metotlarından herhangi biri birçok farklı parametrenin oranlanması ile seçilmektedir. Tehdit algılama, harekat ihtiyaçları ve ekonomik koşullar üretim şeklini ortaya çıkarmaktadır. Kolay üretim yöntemleri seçilip araçlar üzerine alternatif zırh konuşlandırmak da bir sağlamlaştırma yöntemidir.
ZIRH MALZEMELERİ
Zırh Çeliği:
Eski adıyla MIL-A-12560, yeni açıklaması ile MIL-A-46177 standardında ve 380 Brinell sertliğinde üretilmiş, 230 mm kalınlığındaki haddelenmiş çeliğin (yoğunluk 7,8 t/m³) dayanıklılığı NATO tarafından referans kabul edilmektedir. Daha yüksek dayanım için 500 Brinell ve 600 Brinell sertliği tercih edilmektedir.
Kara araçlarının zırhlandırılmasında genel olarak dışa sert, içe yumuşak çelik uygulanır. Böylece ilk yüzey direnci alır ikinci yüzey enerjiyi emer. Açığa çıkan enerji daha az hasar verir.
Alüminyum:
Genel olarak 7020 ve AZ5G balistik koruma için kullanılan alüminyum çeşididir. Magnezyum ilavesi sağlanır. Çeliğe göre hafif olup birleştirme işlemi çabuk gerçekleşir. Alüminyum kullanılan araçlarda ayrıca iskelet yapısına gerek duyulmaz. Bu avantaj aracın hafiflemesini sağlayan büyük bir faktördür. Alüminyum ile üretilen araçlar ek zırhlar ile donatılır.
Titanyum:
Zırhlı araçların tamamında kullanmak yerine kısmi kullanım tercih edilir. Çeliğe göre daha hafiftir ve yüksek sertliğe sahiptir. TA6V olarak isimlendirilen titanyum, çelik zırhtan 1.5 kat daha dayanıklı olmasıyla birlikte çok daha pahalıdır.
Zayıflatılmış Uranyum:
Zırh üretiminde 238 izotobu kullanılan uranyum zenginleştirilme işleminden arta kalan malzemedir. 18.5 t/m³ yoğunluğundadır. Alev alması ve radyasyon yaymasından dolayı kullanımı tercih edilmemektedir.
Kompozit:
İlk kompozit lamine zırh uygulamasında kullanılan cam; çukur imlalı mühimmatların nüfuzu sırasında enerjiyi geri yansıtan eriyiğin bütünlüğü bozulur. Dağılan eriyik katılaşır ve dayanım bu sayede 2.5 kat artar. Cam haricinde naylon, kauçuk, teflon, poliüretran, Al203, TiB2, SiC, B4C kullanımı yaygındır.
ZIRH ÇEŞİTLERİ
Parçacık Kalkanı:
Araçların iç kısmına yerleştirilen zırh, herhangi bir delinme sonucunda personele ve iç aksama zarar vermemesi için şarapneli engeller. İç kısma yerleştirilen zırhların hafif ve ince olması zorunluluğundan dolayı kompozit tercih edilir.
Sıvı Zırh:
Nanoteknoloji kullanılarak üretilen jel, iki çelik blok arasında sıvı halde olup mühimmatın teması ile katı hale geçmektedir. Diğer malzemelere göre hafifliği dikkat çekmektedir.
Patlayıcı Reaktif Zırh:
Çelik kutular içerisine yerleştirilen patlayıcıdan oluşan zırh, şasenin dış yüzüne perçinleme metodu ile yerleştirilir. Mühimmatın teması ile aktifleşen patlayıcı, karşı yöne doğru patlar ve etkiyi azaltır. Bu zırh kendisinden on kat daha ağır olan çelik zırh ile aynı dayanımı sağlamaktadır.
Ek Izgara ve Ağ Zırhlar:
Çukur imlalı mühimmatlardan sonra geliştirilen ek ızgara zırhlar mühimmatın ana gövdeye ulaşmadan patlamasını sağlar. Düşük ağırlığa sahip, maliyeti oldukça ucuz ve hasar gördüğünde hızlıca değiştirilen bu zırhlar mühimmatlara karşı en iyi çözümlerden biridir.
GMKA, balistik koruma teknolojilerini geliştirmeye devam etmektedir. Laboratuvar ortamında başarılı olan malzemelerin; imalat açısından işlenerek şekil alabilmesi, seri üretime uygun olması, hava şartlarından kaynaklı her yıpranmaya dayanabilmesi, harekat sırasında üzerine binecek çekme – gerilme kuvvetlerini absorbe edebilmesi ve deforme olmaması gereklidir. Zırhlar için en önemli hususlardan biride imal şeklidir. İmalat tekniği, mühendislik bilgisi, kaliteli işçilik ve tecrübe nasıl üretim yapılacağı hususunda göz önünde bulundurulan kriterlerden biridir.
Günümüzde, geleceğin savunma uygulamalarına yönelik olarak, performans ve hareket kabiliyetinden ödün vermeden, balistik koruma seviyesini arttırmak amacıyla yapılan çalışmalar giderek artmakta ve yeni yaklaşımlar geliştirilmektedir. Yeni malzeme ve üretim yöntemleriyle tahrip gücü artan mermilere karşı yeni zırh sistemleri geliştirilmektedir. Askeri personelin taşıdığı koruyucu yelek, başlık gibi ekipmanlarda ve havacılık uygulamalarında, hafif ve mukavemeti yüksek malzemeler üretmek amacıyla birçok çalışma yapılmaktadır. Homojen haddelenmiş zırh çeliklerinin birim alandaki kütle etkinlik değeri 1 (bir) olarak kabul edilmektedir. Buna göre alüminyum, kompozit ve seramik malzemelerden üretilen zırhların kütle etkinlik değerlerinin daha yüksek olduğu bilinmektedir.
Etkin zırh sistemlerinde, düşük yoğunluk, yüksek katılık ve yüksek sertlikleri nedeniyle seramik malzemeler tercih edilmektedir. Seramiklerin balistik amaçlı kullanımı esnasında arka yüzeylerine, korunması istenen yüzeyde meydana getirebilecek hasarın önlenmesi ve merminin artık kinetik enerjisinin emilmesi için sünek bir plaka daha yerleştirilmelidir. Bu plakanın malzemesi metal olabileceği gibi, fiber takviyeli polimer kompozitler de tercih edilebilmektedir. Kompozit zırh sisteminde en üst katman olarak kullanılan seramik tabaka, merminin aşınmasına ve parçalanmasına neden olmakta; arkadaki plaka ise körlenmiş mermiye karşı reaksiyon göstermekte, kırılan seramik parçalarını tutmakta ve kinetik enerjinin absorbe edilmesini sağlamaktadır. Mermi seramik ön yüzeye çarptığında, merminin yüksek kinetik enerjisi nedeniyle seramik yüzey parçalanmaktadır. Bu hasarlar, çekme hasarı, enine çatlaklar, pulverizasyon ve shear plug olarak meydana gelmektedir. Bu şekilde hazırlanmış kompozit zırh sistemlerinde zırh delinse bile merminin etkisinin önemli oranda azaldığı görülmektedir. Seramik kompozit zırh sistemlerinde yaygın olarak kullanılan seramik türleri Alümina (Al2O3), Silisyum Karbür (SiC) ve Bor Karbür (B4C)’dür.
Balistik Koruma Seviyeleri
Hedef en etkili şekilde delinerek tahribatı, zırh delici kinetik enerjili mermiler ve çukur imlalı mermilerle sağlanır. Kinetik enerjili mermiler içinde patlayıcı madde bulunmaz. Merminin ucu, tungsten veya uranyum gibi yüksek yoğunlukta malzemeden sinterleme yöntemiyle elde edilirler. Bu mermilerin hedefteki delme etkisi mermi çapına, merminin enerjisine, merminin zırha vuruş açısına ve mermi ile zırh malzemesinin metalurjik yapısına bağlıdır. Balistik koruma, vücut zırhları ve koruma seviyeleri ile ilgilenir. Askeri ve polis zırhlarındaki balistik gereklilikler genelde uluslararası standartlar ile tanımlanmıştır.
Balistiğe Etki Eden Faktörler
Kalibre: Metrik sistemlerde milimetre (mm) olarak ifade edilen fişek ölçüleridir.
Rayyür: Namlu içinde helezon şeklinde birbirine paralel olarak uzanan setlerin mermi çekirdeği üzerindeki silaha özgü izlerine denir.
Hatve: Çekirdeğin kendi ekseni etrafında bir defa dönerken namlu içerisinde kat ettiği mesafedir.
Çap: Karşılıklı iki set arasındaki mesafeye denir.