Estudo do efeito da configuração de um EFP na sua capacidade balística

Abstract

Cada vez mais têm vindo a realizar-se esforços de natureza diversa para tentar contrariar a tendência de aumento do número de vitimas de ataques com Improvised Explosive Devices (IED), sobretudo nas bombas de beira de estrada em que são utilizados Explosively Formed Projectiles (EFP). A missão dos investigadores é criar e desenvolver sistemas de defesa que sejam eficazes na proteção contra ameaças de diversos tipos e sob várias condições. Estes tem de considerar fatores como o tipo de projéteis e a quantidade de energia que lhe está associada, entre muitos outros fatores. Neste trabalho procura-se estudar o processo de formação de um EFP, tendo em conta alguns dos fatores que influenciam a sua capacidade balística. Desenvolveu-se um estudo numérico detalhado onde se alteram parâmetros como os materiais dos componentes, a geometria do projétil e os parâmetros de detonação, utilizando a ferramenta de simulação LS-Dyna™, baseada no método dos elementos finitos. Apresentam-se as caraterísticas dos materiais usados nas simulações e os procedimentos efetuados na construção dos modelos numéricos. Os resultados mostram que os ensaios numéricos realizados coincidem com trabalhos do mesmo âmbito. Desenvolveram-se modelos analíticos em função dos resultados numéricos obtidos. Foi possível ainda retirar conclusões sobre quais os materiais mais vantajosos numa aplicação deste âmbito, qual o intervalo ótimo para alguns aspectos geométricos e qual o conjunto de parâmetros de detonação mais eficiente e vantajoso. É registada a velocidade, energia cinética e configuração final de todas os projéteis resultantes das simulações numéricas realizadas.

The number of victims of attacks with Improvised Explosive Devices (IED), especially from roadside bombs where Explosively Formed Projectiles (EFP) are frequently used, has been increasing in the last years. In a effort to try to counteract this tendency, researchers have been tasked to create and develop defense systems that are effective in protecting against threats of various types and under various conditions. These researchers must consider factors like the type of projectiles and the amount of energy that they contain, among many other factors. The formation process of a EFP is studied in the present work, especially in terms of kinetic energy and consequent penetration ability of the final projectile. Initially, a detailed numerical study on the formation process of a EFP is developed. The behaviour of the EFP under different material, geometric and detonation configurations is studied using the finite element method with LS-Dyna™. The results regarding the velocity of the projectile show good agreement with results from papers with similar theme. An analytical model is proposed for the final velocity of an EFP under different liner thickness and detonation parameters as well as the thickness of the liner optimal range in a EFP application. The speed, kinetic energy and final configuration of all the projectiles resulting from numerical simulations performed are registered and discussed.