Enfoque de la instalación:Centro de Investigación y Desarrollo de Ingenieros del Ejército de EE. UU.

El Centro de Investigación y Desarrollo de Ingenieros del Ejército de EE. UU. (ERDC), establecido en 1998, es la organización de investigación del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU. ERDC lleva a cabo I+D en apoyo del soldado, instalaciones militares y proyectos de obras civiles (recursos hídricos, misiones ambientales, etc.), así como para otras agencias federales, autoridades estatales y municipales, y la industria de EE. UU. a través de acuerdos de trabajo innovadores.

El ERDC ayuda a resolver problemas en ingeniería civil y militar, ciencias geoespaciales, recursos hídricos y ciencias ambientales. Las instalaciones van desde supercomputadoras hasta modelos físicos. Las supercomputadoras Cray XT3 y XT4 del centro son algunas de las más potentes y rápidas del mundo, con una capacidad que supera los 3,5 cuatrillones de cálculos por segundo.

Los siete laboratorios de investigación de ERDC funcionan como equipos integrados de ingenieros y científicos para abordar una amplia gama de problemas científicos y tecnológicos, desde operar en temperaturas árticas y movilidad de vehículos en arenas del desierto, hasta proteger humedales y señalar la ubicación exacta de una ronda de artillería.

La investigación y el desarrollo se llevan a cabo en cinco áreas principales:

1. Ingeniería Militar

La ingeniería militar proporciona tecnologías y capacidades al combatiente para permitir la protección y maniobra de la fuerza. Esta área desarrolla sistemas de protección novedosos, livianos y de construcción rápida que pueden implementarse convenientemente en ubicaciones remotas. A partir de la investigación y el desarrollo de estos innovadores sistemas de protección, se han desarrollado ayudas para la toma de decisiones de supervivencia no solo para permitir una evaluación rápida de las posturas de protección actuales, sino también para proporcionar diseños mejorados para aumentar la defensa contra los ataques.

Los investigadores han diseñado métodos numéricos avanzados para la caracterización de la fragmentación y mitigación de explosiones en estructuras y han evaluado los efectos de los sistemas de armas basados ​​en tipos de materiales de construcción de edificios en todo el mundo. Utilizando las capacidades informáticas de alto rendimiento (HPC) del Departamento de Defensa (DOD), los investigadores desarrollaron simulaciones numéricas basadas en la física para evaluar el rendimiento de los sensores en geoambientes complejos y capacidades de simulación avanzadas que permiten la evaluación del rendimiento de vehículos terrestres tripulados y no tripulados. /P>

Los investigadores están investigando modalidades de sensores que permitirán monitorear y evaluar la infraestructura crítica utilizada para la entrada y maniobra en el teatro.

2. Calidad Ambiental e Instalaciones

El enfoque de esta área es avanzar y explotar la ciencia y la tecnología para maximizar las contribuciones a largo plazo de los entornos construidos y naturales para la preparación y el éxito operativo del Ejército. Las soluciones se centran en enfoques altamente sostenibles y rentables para la gestión del ciclo de vida de las tierras, los campos de tiro y la infraestructura militar.

Las tecnologías mejoran la experiencia de entrenamiento de los combatientes, reducen las restricciones terrestres de entrenamiento, mejoran la seguridad de los soldados, proporcionan un uso eficiente de los recursos limitados, como la energía y el agua, y facilitan la planificación de la sostenibilidad con las comunidades locales y regionales.

3. Obra Civil y Recursos Hídricos

Esta área brinda soluciones ambientalmente sostenibles a los desafíos de los recursos hídricos de la nación y ayuda a brindar comunidades e infraestructura seguras y resilientes. Las tecnologías ayudan a gestionar la infraestructura de recursos hídricos existente de manera sostenible ante el cambio climático esperado y el cambio de uso de la tierra, la invasión de especies exóticas, los cambios demográficos y el envejecimiento de las estructuras.

Las herramientas y los recursos mejoran el flujo del tráfico de navegación comercial en las vías fluviales, reconstruyen las esclusas y mantienen los canales, reducen el riesgo de daños a la vida y la propiedad por inundaciones y protegen la vida de los peces y las plantas.

4. Investigación e Ingeniería Geoespacial

El área de Ingeniería e Investigación Geoespacial proporciona los datos, las herramientas analíticas, la información y las capacidades del marco de decisión para garantizar la conciencia situacional del entorno del espacio de batalla para el combatiente. Arma a los soldados con la superioridad de la información para que puedan medir con precisión y rapidez los efectos del entorno del espacio de batalla en el personal, las plataformas, los sensores y los sistemas. La investigación incluye análisis del terreno para fenomenología de señales y sensores, información geoespacial y temporal, razonamiento geoespacial e imágenes y ciencia de geodatos.

5. Sistemas resilientes diseñados

El área de Ingeniería de Sistemas Resilientes combina técnicas de ingeniería avanzadas con computación de alto rendimiento para desarrollar conceptos y herramientas que amplían significativamente las opciones de diseño examinadas durante las primeras etapas del proceso de adquisición. Las técnicas dan como resultado espacios comerciales que se pueden generar en horas en lugar de meses y son miles de veces más grandes y cientos de veces más precisos que los creados a través de métodos tradicionales.

Los diseños también son resistentes:los sistemas son confiables, se modifican fácilmente para cumplir con los objetivos de la misión futura y poseen un ciclo de vida predecible. La investigación se ha aplicado al análisis de aviones de ala fija, helicópteros, vehículos terrestres y barcos.

Tecnologías

Los ingenieros han inventado una impresora 3D de hormigón que puede crear edificios. Puede imprimir con múltiples materiales diferentes, incluidos materiales homogéneos como pasta de cemento o materiales heterogéneos como hormigón. Utiliza un proceso de fabricación aditiva para "imprimir" estructuras semipermanentes en un teatro de operaciones. La construcción automatizada de estructuras expedicionarias (ACES) tiene el potencial de reducir los materiales de construcción enviados a la mitad y reducir los requisitos de mano de obra de construcción en un 62 % en comparación con la construcción de madera contrachapada.

El Ejército lleva a cabo evaluaciones de riesgo para determinar los niveles seguros y los niveles objetivo de limpieza para compuestos militares relevantes (MRC). ARAMS™ es un sistema de análisis y modelado dinámico basado en computadora altamente adaptable que puede evaluar los riesgos para la salud humana y ecológica futuros o variables en el tiempo utilizando datos de exposición medidos o pronosticados, lo que lo convierte en un recurso indispensable para aquellos que administran sitios para el cumplimiento y el sostenimiento. ARAMS también se puede utilizar para realizar evaluaciones específicas del sitio, incluidas evaluaciones de detección o evaluaciones de riesgos integrales.

El banco de pruebas computacional (CTB) es un conjunto de modelos 3D de alta fidelidad basados ​​en la física para predecir y mejorar el rendimiento de los sistemas de sensores de fuerza actuales y futuros al detectar objetos superficiales y cercanos a la superficie en entornos complejos. El CTB ayuda a los usuarios a comprender los fenómenos geofísicos detrás de las firmas detectadas por los sensores que operan en el espectro electromagnético. Modela los procesos físicos que funcionan en el entorno y cómo estos procesos afectan las firmas detectadas por las modalidades de sensores pasivos y activos.

Se desarrolló un sistema inteligente de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) que se ubica dentro de una estructura arquitectónica. Cuando los sensores (o un operador humano) detectan un "incidente" (p. ej., se detecta un contaminante o se produce una brecha inesperada en la estructura que puede estar asociada con la introducción de un contaminante), el sistema HVAC vuelve a calcular los flujos de aire para la estructura. Si el flujo de aire recién recalculado lo justifica, el sistema protege a los ocupantes de la estructura de los contaminantes transportados por el aire al cambiar el flujo de aire a través de la estructura (por ejemplo, cierra una persiana en los conductos de aire, enciende un ventilador o redirige el flujo de aire a un sistema de filtración de reserva). ).

Los investigadores desarrollaron un sistema para extraer agua potable de materiales de desecho utilizando corrientes de aire calentadas por desechos. El sistema captura eficientemente el vapor de agua de materiales de desecho como aguas residuales, salmuera y lodos a través de un proceso de evaporación acelerada que utiliza desecantes.

Un equipo desarrolló detectores de radiación portátiles que proporcionan detección direccional mediante colimación electrónica. La tecnología tiene aplicaciones como la localización rápida de materiales radiactivos ocultos, enterrados o sumergidos que flotan en un cuerpo de agua. El sensor prototipo demuestra que la colimación electrónica es posible en un factor de forma pequeño y liviano con una buena relación señal-ruido.

Un sistema de detección de presión de alta resolución espacial y alta sensibilidad para ubicaciones peligrosas y de difícil acceso consta de una fuente de láser de luz visible con una potencia de 5 mW y un sensor de presión nanocompuesto con puntos cuánticos incrustados en la matriz del sensor. Bajo presión, los puntos cuánticos en la matriz del sensor emiten fluorescencia cuando son iluminados por el láser. Un espectrómetro detecta las señales fluorescentes y las transforma a formato digital. Luego, el procesador de datos calcula la relación de intensidad de fluorescencia real y la compara con las relaciones de intensidad y los valores de presión en una base de datos acoplada.

Transferencia de Tecnología

La Oficina de Investigación y Transferencia de Tecnología del ERDC supervisa la transferencia de tecnologías y productos de investigación y desarrollo al sector privado.

Para obtener información sobre la licencia de una tecnología ERDC, comuníquese con Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Es necesario activar Javascript para visualizarla. Visite la oficina de investigación y transferencia de tecnología de ERDC aquí .