Facility Focus:U.S. Army Engineer Research and Development Center

Das 1998 gegründete U.S. Army Engineer Research and Development Center (ERDC) ist die Forschungsorganisation des U.S. Army Corps of Engineers. ERDC führt Forschung und Entwicklung zur Unterstützung von Soldaten, militärischen Einrichtungen und Bauprojekten (Wasserressourcen, Umweltmissionen usw.) sowie für andere Bundesbehörden, staatliche und kommunale Behörden und die US-Industrie durch innovative Arbeitsvereinbarungen durch.

Das ERDC hilft bei der Lösung von Problemen in den Bereichen Bau- und Militäringenieurwesen, Geowissenschaften, Wasserressourcen und Umweltwissenschaften. Die Einrichtungen reichen von Supercomputern bis hin zu physischen Modellen. Die Supercomputer Cray XT3 und XT4 des Zentrums gehören zu den leistungsstärksten und schnellsten der Welt, mit einer Leistung von über 3,5 Billiarden Berechnungen pro Sekunde.

Die sieben Forschungslabors des ERDC fungieren als integrierte Teams von Ingenieuren und Wissenschaftlern, um ein breites Spektrum an wissenschaftlichen und technologischen Problemen anzugehen – vom Betrieb bei arktischen Temperaturen und der Fahrzeugmobilität im Wüstensand bis hin zum Schutz von Feuchtgebieten und der genauen Lokalisierung eines Artilleriegeschosses. P>

Forschung und Entwicklung werden in fünf Hauptbereichen durchgeführt:

1. Militärtechnik

Military Engineering bietet dem Kriegskämpfer Technologien und Fähigkeiten, um den Schutz und das Manövrieren von Streitkräften zu ermöglichen. Dieser Bereich entwickelt neuartige, leichtgewichtige, schnell aufgebaute Schutzsysteme, die sinnvoll an abgelegenen Orten eingesetzt werden können. Aus der Forschung und Entwicklung dieser innovativen Schutzsysteme wurden Entscheidungshilfen zur Überlebensfähigkeit entwickelt, die nicht nur eine schnelle Bewertung der aktuellen Schutzhaltung ermöglichen, sondern auch verbesserte Designs zur Verbesserung der Verteidigung gegen Angriffe bieten.

Die Forscher haben fortschrittliche numerische Methoden zur Charakterisierung der Explosionsfragmentierung und -minderung auf Strukturen entwickelt und die Auswirkungen von Waffensystemen auf der Grundlage weltweiter Baumaterialtypen bewertet. Unter Verwendung der High-Performance Computing (HPC)-Fähigkeiten des US-Verteidigungsministeriums (DOD) entwickelten die Forscher physikbasierte numerische Simulationen zur Bewertung der Sensorleistung in komplexen Geoumgebungen und erweiterte Simulationsmöglichkeiten, die eine Bewertung der Leistung von bemannten und unbemannten Bodenfahrzeugen ermöglichen /P>

Forscher untersuchen Sensormodalitäten, die eine Überwachung und Bewertung kritischer Infrastrukturen ermöglichen, die für den Eintritt und Manövrieren im Einsatzgebiet verwendet werden.

2. Umweltqualität und Installationen

Der Ansatz dieses Bereichs besteht darin, Wissenschaft und Technologie voranzutreiben und zu nutzen, um die langfristigen Beiträge der gebauten und natürlichen Umgebung zur Bereitschaft und zum operativen Erfolg der Armee zu maximieren. Die Lösungen konzentrieren sich auf äußerst nachhaltige und kostengünstige Ansätze für das Lebenszyklusmanagement von Militärgeländen, -gebieten und -infrastruktur.

Technologien verbessern das Trainingserlebnis für Warfighter, verringern die Beschränkungen für das Trainingsland, verbessern die Sicherheit der Soldaten, sorgen für eine effiziente Nutzung begrenzter Ressourcen wie Energie und Wasser und erleichtern die Nachhaltigkeitsplanung mit lokalen und regionalen Gemeinschaften.

3. Bauarbeiten und Wasserressourcen

Dieser Bereich bietet ökologisch nachhaltige Lösungen für die Herausforderungen der Nation in Bezug auf die Wasserressourcen und trägt zur Bereitstellung sicherer und widerstandsfähiger Gemeinden und Infrastrukturen bei. Technologien tragen dazu bei, die bestehende Wasserressourceninfrastruktur angesichts des erwarteten Klimawandels und der Landnutzungsänderung, der Invasion exotischer Arten, demografischer Veränderungen und alternder Strukturen nachhaltig zu verwalten.

Werkzeuge und Ressourcen verbessern den Fluss des kommerziellen Schiffsverkehrs auf Wasserstraßen, bauen Schleusen wieder auf und unterhalten Kanäle, verringern das Risiko von Schäden an Leben und Eigentum durch Überschwemmungen und schützen Fische und Pflanzen.

4. Geospatial Research and Engineering

Der Bereich Geospatial Research and Engineering stellt die Daten, Analysewerkzeuge, Informationen und Entscheidungsrahmenfunktionen bereit, um ein Situationsbewusstsein der Kampfraumumgebung für den Kriegskämpfer sicherzustellen. Es rüstet Soldaten mit Informationsüberlegenheit aus, damit sie die Auswirkungen der Kampfraumumgebung auf Personal, Plattformen, Sensoren und Systeme genau und schnell einschätzen können. Die Forschung umfasst Geländeanalysen für Signal- und Sensorphänomenologie, raumbezogene und zeitliche Informationen, raumbezogene Argumentation sowie Bilder und Geodatenwissenschaft.

5. Ausgereifte belastbare Systeme

Der Bereich Engineered Resilient Systems kombiniert fortschrittliche Engineering-Techniken mit Hochleistungsrechnern, um Konzepte und Werkzeuge zu entwickeln, die die in frühen Phasen des Akquisitionsprozesses untersuchten Designoptionen erheblich erweitern. Techniken führen zu Handelsräumen, die in Stunden statt in Monaten generiert werden können und tausendmal größer und hundertmal genauer sind als die mit herkömmlichen Methoden erstellten.

Designs sind auch widerstandsfähig – Systeme sind zuverlässig, können leicht modifiziert werden, um zukünftige Missionsziele zu erfüllen, und besitzen einen vorhersehbaren Lebenszyklus. Die Forschung wurde auf Analysen von Flächenflugzeugen, Drehflüglern, Bodenfahrzeugen und Schiffen angewendet.

Technologien

Ingenieure haben einen 3D-Betondrucker erfunden, der Gebäude erstellen kann. Er kann mit mehreren unterschiedlichen Materialien drucken, darunter homogene Materialien wie Zementleim oder heterogene Materialien wie Beton. Es verwendet ein additives Herstellungsverfahren, um semipermanente Strukturen in einem Operationssaal zu „drucken“. Der automatisierte Bau von Expeditionsstrukturen (ACES) hat das Potenzial, Baumaterialien um die Hälfte zu reduzieren und den Bedarf an Baupersonal um 62 % im Vergleich zum Sperrholzbau zu reduzieren.

Die Armee führt Risikobewertungen durch, um sichere Werte und Reinigungszielwerte für militärisch relevante Verbindungen (MRCs) zu bestimmen. ARAMS™ ist ein hochgradig anpassungsfähiges, computerbasiertes dynamisches Modellierungs- und Analysesystem, das zukünftige oder zeitlich veränderliche menschliche und ökologische Gesundheitsrisiken anhand gemessener oder vorhergesagter Expositionsdaten bewerten kann, was es zu einer unverzichtbaren Ressource für diejenigen macht, die Standorte für Compliance und Nachhaltigkeit verwalten. ARAMS kann auch verwendet werden, um standortspezifische Bewertungen durchzuführen, einschließlich Screenings oder umfassender Risikobewertungen.

Das Computational Test Bed (CTB) ist eine Suite von auf 3D-Physik basierenden High-Fidelity-Modellen zur Vorhersage und Verbesserung der Leistung aktueller und zukünftiger Kraftsensorsysteme bei der Erkennung von Oberflächen- und oberflächennahen Objekten in komplexen Umgebungen. Das CTB hilft Benutzern, die geophysikalischen Phänomene hinter den Signaturen zu verstehen, die von Sensoren erfasst werden, die im elektromagnetischen Spektrum arbeiten. Es modelliert die physikalischen Prozesse, die in der Umgebung am Werk sind, und wie diese Prozesse Signaturen beeinflussen, die von passiven und aktiven Sensormodalitäten erfasst werden.

Es wurde ein intelligentes Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagensystem (HLK) entwickelt, das sich innerhalb einer architektonischen Struktur befindet. Wenn Sensoren (oder ein menschlicher Bediener) einen „Vorfall“ erkennen (z. B. wenn eine Verunreinigung erkannt wird oder ein unerwarteter Bruch in der Struktur auftritt, der mit der Einführung einer Verunreinigung in Zusammenhang stehen kann), berechnet das HLK-System die Luftströme für die Struktur neu. Wenn der neu berechnete Luftstrom dies rechtfertigt, schützt das System die Insassen der Struktur vor der in der Luft befindlichen Verunreinigung, indem es den Luftstrom durch die Struktur ändert (z. B. schließt es eine Klappe in den Luftkanälen, dreht einen Lüfter auf oder leitet den Luftstrom zu einem Standby-Filtersystem um). ).

Die Forscher entwickelten ein System zur Gewinnung von Trinkwasser aus Abfallmaterialien unter Verwendung von durch Abwärme erwärmten Luftströmen. Das System fängt den Wasserdampf aus Abfallstoffen wie Abwasser, Sole und Schlamm durch einen beschleunigten Verdampfungsprozess unter Verwendung von Trockenmitteln effizient auf.

Ein Team entwickelte tragbare Strahlungsdetektoren, die mithilfe elektronischer Kollimation eine Richtungserfassung ermöglichen. Die Technologie hat Anwendungen wie das schnelle Auffinden versteckter, vergrabener oder untergetauchter radioaktiver Materialien, die in einem Gewässer schwimmen. Der Prototyp-Sensor zeigt, dass eine elektronische Kollimation in einem kleinen und leichten Formfaktor mit einem guten Signal-Rausch-Verhältnis möglich ist.

Ein hochauflösendes, hochempfindliches Druckmesssystem für gefährliche und schwer zugängliche Stellen besteht aus einer Laserquelle für sichtbares Licht mit 5 mW Leistung und einem Nanokomposit-Drucksensor mit in die Sensormatrix eingebetteten Quantenpunkten. Unter Druck fluoreszieren die Quantenpunkte in der Sensormatrix bei Beleuchtung durch den Laser. Ein Spektrometer erfasst die Fluoreszenzsignale und wandelt sie in ein digitales Format um. Der Datenprozessor berechnet dann das tatsächliche Fluoreszenzintensitätsverhältnis und vergleicht es mit Intensitätsverhältnissen und Druckwerten in einer gekoppelten Datenbank.

Technologietransfer

Das ERDC-Büro für Forschung und Technologietransfer überwacht den Transfer von Forschungs- und Entwicklungstechnologien und -produkten an den Privatsektor.

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