Foco da instalação:Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Engenheiros do Exército dos EUA

O Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Engenheiros do Exército dos EUA (ERDC), estabelecido em 1998, é a organização de pesquisa do Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA. A ERDC realiza P&D em apoio ao soldado, instalações militares e projetos de obras civis (recursos hídricos, missões ambientais etc.), bem como para outras agências federais, autoridades estaduais e municipais e indústria dos EUA por meio de acordos de trabalho inovadores.

O ERDC ajuda a resolver problemas em engenharia civil e militar, ciências geoespaciais, recursos hídricos e ciências ambientais. As instalações variam de supercomputadores a modelos físicos. Os supercomputadores Cray XT3 e XT4 do centro são alguns dos mais poderosos e rápidos do mundo, com uma capacidade que excede 3,5 quatrilhões de cálculos por segundo.

Os sete laboratórios de pesquisa do ERDC funcionam como equipes integradas de engenheiros e cientistas para abordar uma ampla gama de questões de ciência e tecnologia – desde operar em temperaturas árticas e mobilidade de veículos em areias do deserto, até proteger áreas úmidas e identificar a localização exata de uma rodada de artilharia.

A pesquisa e o desenvolvimento são conduzidos em cinco áreas principais:

1. Engenharia Militar

A Engenharia Militar fornece tecnologias e capacidades ao combatente para permitir a proteção e manobra da força. Essa área desenvolve sistemas de proteção novos, leves e de construção rápida que podem ser implantados de forma conveniente em locais remotos. A partir da pesquisa e desenvolvimento desses sistemas de proteção inovadores, os auxílios à decisão de sobrevivência foram desenvolvidos não apenas para permitir uma avaliação rápida das posturas de proteção atuais, mas também para fornecer designs aprimorados para aumentar a defesa contra ataques.

Pesquisadores projetaram métodos numéricos avançados para caracterização de fragmentação e mitigação de explosões em estruturas e avaliaram os efeitos de sistemas de armas baseados em tipos de materiais de construção em todo o mundo. Usando os recursos de computação de alto desempenho (HPC) do Departamento de Defesa (DOD), os pesquisadores desenvolveram simulações numéricas baseadas em física para avaliação do desempenho do sensor em geoambientes complexos e recursos avançados de simulação que permitem a avaliação do desempenho de veículos terrestres tripulados e não tripulados.

Os pesquisadores estão investigando modalidades de sensores que permitirão o monitoramento e avaliação da infraestrutura crítica usada para entrada e manobra no teatro.

2. Qualidade Ambiental e Instalações

A abordagem dessa área é avançar e explorar a ciência e a tecnologia para maximizar as contribuições de longo prazo dos ambientes construídos e naturais para a prontidão e o sucesso operacional do Exército. As soluções se concentram em abordagens altamente sustentáveis ​​e econômicas para o gerenciamento do ciclo de vida de terrenos militares, áreas de alcance e infraestrutura.

As tecnologias aprimoram a experiência de treinamento de combatentes, reduzem as restrições de treinamento em terra, melhoram a segurança dos soldados, proporcionam o uso eficiente de recursos limitados, como energia e água, e facilitam o planejamento de sustentabilidade com as comunidades locais e regionais.

3. Obras Civis e Recursos Hídricos

Essa área fornece soluções ambientalmente sustentáveis ​​para os desafios de recursos hídricos do país e ajuda a fornecer comunidades e infraestrutura seguras e resilientes. As tecnologias ajudam a gerenciar a infraestrutura de recursos hídricos existente de forma sustentável diante das mudanças climáticas esperadas e mudanças no uso da terra, invasão de espécies exóticas, mudanças demográficas e estruturas envelhecidas.

Ferramentas e recursos melhoram o fluxo de tráfego de navegação comercial nas hidrovias, reconstruindo eclusas e mantendo canais, reduzindo o risco de danos à vida e à propriedade por inundações e protegendo peixes e plantas.

4. Pesquisa e Engenharia Geoespacial

A área de Pesquisa e Engenharia Geoespacial fornece dados, ferramentas analíticas, informações e recursos de estrutura de decisão para garantir a consciência situacional do ambiente do espaço de batalha para o combatente. Ele arma os soldados com superioridade de informações para que eles possam avaliar com precisão e rapidez os efeitos do ambiente do espaço de batalha em pessoal, plataformas, sensores e sistemas. A pesquisa inclui análise de terreno para fenomenologia de sinais e sensores, informações geoespaciais e temporais, raciocínio geoespacial e ciência de imagens e geodados.

5. Sistemas resilientes projetados

A área Engineered Resilient Systems combina técnicas avançadas de engenharia com computação de alto desempenho para desenvolver conceitos e ferramentas que ampliam significativamente as opções de projeto examinadas durante os estágios iniciais do processo de aquisição. As técnicas resultam em espaços comerciais que podem ser gerados em horas em vez de meses e são milhares de vezes maiores e centenas de vezes mais precisos do que aqueles criados por métodos tradicionais.

Os projetos também são resilientes — os sistemas são confiáveis, facilmente modificáveis ​​para atender às futuras metas da missão e possuem um ciclo de vida previsível. A pesquisa tem sido aplicada a análises de aviões de asa fixa, aeronaves de asa rotativa, veículos terrestres e navios.

Tecnologias

Engenheiros inventaram uma impressora 3D de concreto que pode criar edifícios. Ela pode imprimir com vários materiais diferentes, incluindo materiais homogêneos, como pasta de cimento, ou materiais heterogêneos, como concreto. Ele usa um processo de manufatura aditiva para “imprimir” estruturas semipermanentes em um teatro de operação. A Construção Automatizada de Estruturas Expedicionárias (ACES) tem potencial para reduzir pela metade os materiais de construção expedidos e reduzir a necessidade de mão de obra em 62% quando comparado à construção em compensado.

O Exército realiza avaliações de risco para determinar níveis seguros e níveis alvo de limpeza para compostos militares relevantes (MRCs). O ARAMS™ é um sistema de modelagem e análise dinâmica baseado em computador altamente adaptável que pode avaliar riscos à saúde humana e ecológica futuros ou variantes no tempo usando dados de exposição medidos ou previstos, tornando-o um recurso indispensável para aqueles que gerenciam locais para conformidade e sustentação. O ARAMS também pode ser usado para realizar avaliações específicas do local, incluindo triagem ou avaliações de risco abrangentes.

O Computational Test Bed (CTB) é um conjunto de modelos de alta fidelidade baseados em física 3D para prever e melhorar o desempenho de sistemas de sensores de força atuais e futuros ao detectar objetos de superfície e próximos à superfície em ambientes complexos. O CTB ajuda os usuários a entender os fenômenos geofísicos por trás das assinaturas detectadas pelos sensores que operam no espectro eletromagnético. Ele modela os processos físicos em ação no ambiente e como esses processos afetam as assinaturas detectadas por modalidades de sensores passivos e ativos.

Foi desenvolvido um sistema inteligente de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) localizado dentro de uma estrutura arquitetônica. Quando os sensores (ou um operador humano) detectam um “incidente” (por exemplo, um contaminante é detectado ou ocorre uma violação inesperada na estrutura que pode estar associada à introdução de um contaminante), o sistema HVAC recalcula os fluxos de ar para a estrutura. Se o fluxo de ar recém-recalculado assim o justificar, o sistema protege os ocupantes da estrutura dos contaminantes transportados pelo ar, alterando o fluxo de ar através da estrutura (por exemplo, fecha um obturador nos dutos de ar, liga um ventilador ou redireciona o fluxo de ar para um sistema de filtragem de espera ).

Os pesquisadores desenvolveram um sistema para extrair água potável de materiais residuais utilizando fluxos de ar aquecidos por resíduos. O sistema captura eficientemente o vapor de água de materiais residuais, como águas residuais, salmoura e lodo, por meio de um processo de evaporação acelerado utilizando dessecantes.

Uma equipe desenvolveu detectores de radiação portáteis que fornecem detecção direcional usando colimação eletrônica. A tecnologia tem aplicações como localizar rapidamente materiais radioativos escondidos, enterrados ou submersos flutuando em um corpo de água. O sensor protótipo demonstra que a colimação eletrônica é possível em um formato pequeno e leve com uma boa relação sinal-ruído.

Um sistema de detecção de pressão de alta resolução espacial e alta sensibilidade para locais perigosos e de difícil acesso consiste em uma fonte de laser de luz visível com potência de 5 mW e um sensor de pressão nanocompósito com pontos quânticos incorporados na matriz do sensor. Sob pressão, os pontos quânticos na matriz do sensor fluorescem quando iluminados pelo laser. Um espectrômetro detecta os sinais fluorescentes e os transforma em formato digital. O processador de dados então calcula a razão de intensidade de fluorescência real e a compara com as razões de intensidade e valores de pressão em um banco de dados acoplado.

Transferência de tecnologia

O Escritório de Pesquisa e Transferência de Tecnologia do ERDC supervisiona a transferência de tecnologias e produtos de pesquisa e desenvolvimento para o setor privado.

Para obter informações sobre o licenciamento de uma tecnologia ERDC, entre em contato com Este endereço de e-mail está protegido contra spambots. Você precisa habilitar o JavaScript para visualizá-lo. Visite o escritório de pesquisa e transferência de tecnologia do ERDC aqui .