En los últimos 20 años, representantes de la Marina de los EE. UU. Y líderes de la industria de construcción naval se han reunido cada primavera en el campus del MIT en el Simposio de Diseño y Tecnología de Barcos. Este evento de un día es una plataforma diseñada para informar a los líderes de la industria y los líderes militares de la última investigación de ingeniería y construcción naval realizada en el MIT.
El evento principal del simposio fue la presentación del proyecto de diseño por parte de los estudiantes graduados del curso 2N (construcción naval e ingeniería naval). Estos proyectos son uno de los pilares de su plan de estudios de tres años.
Este año, el recién graduado Andrew Freeman, ingeniero en 19 y en SM 19, fue asesorado por Dick KP Yue, profesor de ingeniería Philip J. Solondz, y por William Taft MEng & # 39; 19, SM en 19, que trabaja con James Kirtley, profesor de ingeniería eléctrica e informática, presentó su investigación actual. El contraalmirante Ronald A. Boxall, director de Surface Warfare en la Marina de los EE. UU., Sirvió como orador en el evento en mayo.
"El Simposio de Diseño y Tecnología de Barcos ofrece a los estudiantes de 2N la oportunidad de presentar a los líderes de la Marina de los EE. UU. Y a los equipos de diseño de la industria los diseños y conversiones de barcos y submarinos, así como tesis de tesis, la práctica de la construcción naval en el MIT. "Con la presentación oficial y las sesiones de pósters, los líderes marinos y de la industria pueden comprender mejor las oportunidades para mejorar el diseño y los procesos de diseño".
Desde 1901, el programa del Curso 2N ha capacitado a oficiales activos en la Marina y la Guardia Costera de los Estados Unidos, así como a oficiales navales extranjeros. Este año, ocho grupos de estudiantes 2N presentaron presentaciones de proyectos de diseño o conversión a una audiencia de expertos del Centro de conferencias de Samberg.
Los siguientes tres proyectos ilustran cómo estos estudiantes están adaptando diseños navales existentes y creando diseños innovadores que pueden ayudar a aumentar las capacidades y la efectividad de los buques de guerra.
La próxima generación de naves hospitalarias.
La Armada tiene una flota de naves hospitalarias listas para enfrentar las principales situaciones de combate que puedan surgir. Estos hospitales flotantes permiten a los médicos hacerse cargo de una gran cantidad de víctimas, realizar operaciones, estabilizar a los pacientes y ayudar con su traslado a otras instalaciones médicas.
Últimamente, estos barcos han sido fundamentales para responder a desastres importantes, como los recientes huracanes en el Caribe. Los barcos también ofrecen a los médicos la oportunidad de capacitar a profesionales de la salud locales en países en desarrollo.
La flota actual de naves hospitalarias de la Armada está envejeciendo. Diseñados en la década de 1980, estos barcos necesitan una actualización para complementar la forma en que se realizan las operaciones navales en los tiempos modernos. Como tal, la Marina de los EE. UU. Planea lanzar la próxima flota de naves hospitalarias en 2035.
Un equipo de estudiantes del curso 2N, incluidos Aaron Sponseller, Travis Rapp y Robert Carelli, tuvo la tarea de evaluar los diseños actuales de los buques hospitalarios y proponer un diseño para la próxima generación de buques hospitalarios.
"Observamos diferentes tamaños de formas de casco que podrían cumplir con los objetivos de nuestros patrocinadores y asignamos puntajes para clasificar sus atributos y determinar cuál podría servir mejor para su propósito", dice Carelli.
Además de la visita del USS Mercy Hospital Ship, que se encargó durante la Segunda Guerra Mundial, el equipo visitó el cercano Centro Médico Tufts para tener una idea de cómo era un centro médico de última generación. Una de las cosas que inmediatamente impresionó al equipo fue la diferencia entre las necesidades de electricidad de una instalación médica moderna y las de hace 40 años cuando se diseñaron barcos médicos.
"Parte del problema con los barcos de hoy es que su capacidad eléctrica se ha reducido con equipos más antiguos de la década de 1980", dice Rapp. Esta capacidad no tiene en cuenta el aumento de la carga eléctrica de las tomografías computarizadas digitales, dispositivos médicos de alta tecnología y suites de comunicación.
Los buques actuales tienen una planta de energía y una planta de energía separadas. El equipo descubrió que la combinación de ambos aumentaría la capacidad eléctrica de la embarcación, particularmente cuando estaba "en la estación", un término utilizado cuando un barco mantiene su posición en el agua.
"Estas naves pasan mucho tiempo mientras los médicos operan pacientes", dice Carelli. "Al usar el mismo sistema para propulsión y generación de energía, tienes mucha más capacidad para estas operaciones médicas cuando está en la estación y para la velocidad cuando el barco se está moviendo".
El equipo también recomendó reducir el tamaño del barco y adaptarlo al tratamiento de casos de cuidados críticos en lugar de tener áreas de pacientes tan grandes y estables. "Hemos reducido bastante el peso de la grasa y estamos trasladando el barco a lo que realmente ofrece una capacidad de cuidado de alto valor agregado para las operaciones de combate", dice Rapp.
El equipo espera que su proyecto informe las decisiones tomadas por la Armada cuando reemplacen los grandes barcos hospitalarios en 2035. "La Armada decide repetidamente cómo quiere que se diseñe su próximo barco y solo estamos "un pequeño paso en este proceso", agrega el patrocinador.
Buques de pesca autónomos
En las últimas décadas, los avances en inteligencia artificial y equipos sensoriales han llevado a vehículos no tripulados cada vez más sofisticados en el agua. Los vehículos submarinos autónomos y elegantes operan bajo la superficie del agua. En lugar de trabajar en estas máquinas complejas y a menudo caras, Jason Barker, David Baxter y Brian Stanfield, estudiantes del curso 2N, han evaluado la posibilidad de usar algo mucho más mundano para su proyecto de diseño: melocotón.
"Nos encargaron analizar la posibilidad de ingresar a un puerto, comprar un barco de gama baja, como un barco de pesca, y hacer de este barco una máquina independiente para varias misiones", dice Barker.
Con tal alcance, Barker y sus compañeros de equipo han definido parámetros para guiar su investigación. Trabajaron en un barco de pesca: un cerquero de cuatro tambores.
El siguiente paso fue determinar cómo un buque de este tipo podría estar equipado con sensores para realizar diversas misiones, incluida la medición de la vida marina, el monitoreo del tráfico marino en un área determinada, la realización de misiones de inteligencia, vigilancia y reconocimiento (ISR), y Sobre todo, realizar operaciones de búsqueda y rescate.
El equipo estimó que convertir un bote de pesca diario en un vehículo autónomo costaría alrededor de $ 2 millones, mucho menos que construir un nuevo vehículo autónomo. El costo relativamente bajo podría convertirlo en un ejercicio atractivo en áreas donde la piratería es un problema potencial. "Debido a que el precio de entrada es tan bajo, no es tan arriesgado como usar capital en estas áreas", dice Barker.
El bajo precio también podría conducir a una serie de vehículos autónomos de este tipo en una región determinada. "Puedes instalar muchos de estos barcos", agrega Barker. "Con los avances en las tecnologías Swarm, puede crear una red o red de barcos autónomos".
Mayor resistencia y eficiencia de los barcos de la clase Freedom.
Para Charles Hasenbank, un estudiante de 2N, el trabajo en un proyecto de ingeniería de Freedom Class fue bastante apropiado. Como teniente en la Marina de los EE. UU., Hasenbank sirvió en el USS Freedom.
Las naves de la clase Freedom pueden alcanzar más de 40 nudos, 10 nudos más rápido que la mayoría de las naves de combate. "Obtener estos nodos adicionales requiere una gran cantidad de energía", dice Hasenbank. Esta potencia es generada por dos motores diesel y dos turbinas de gas que también se utilizan para propulsar aviones grandes como el Dreamliner.
Para su nuevo programa de fragatas, la marina tiene como objetivo alcanzar una velocidad máxima de 30 nudos, haciendo innecesaria la potencia adicional proporcionada por estos motores. Sin embargo, el rango de resistencia de estas nuevas fragatas sería mayor que el permitido por las naves de la clase Freedom actual. Como tal, Hasenbank y sus compañeros, Tikhon Ruggles y Cody White, fueron acusados de explorar otras formas de propulsión.
El equipo tenía cinco criterios clave para determinar la mejor manera de convertir el sistema eléctrico de los barcos: minimizar los cambios de peso, aumentar la eficiencia, mantener o reducir los costos de adquisición, aumentar la simplicidad y mejorar la comunidad de la flota. .
"El diseño actual es una plataforma muy poderosa, pero la eficiencia no existe porque la velocidad fue un factor determinante", dice Hasenbank.
Durante el rediseño de la planta de ingeniería, el equipo aterrizó en el uso de cuatro hélices, lo que mantendría la cantidad de corrientes de aire actualmente experimentadas por estos buques. Para adaptarse a este cambio, sería necesario modificar la estructura de la popa.
Al eliminar un paso actualmente en el diseño posterior, el equipo hizo un descubrimiento inesperado. Por encima de 12 nudos, su diseño trasero reduciría la resistencia del casco. "Lo que no esperábamos inicialmente era que mejoramos nuestra eficiencia y ganáramos resistencia al reducir la resistencia del casco", dice Hasenbank. "Fue una agradable sorpresa en el camino".
El nuevo diseño del equipo podría cumplir con los requisitos de velocidad de 30 nudos del nuevo programa de fragata y agregar entre 500 y 1,000 millas de resistencia al barco.
Además de otros proyectos presentados en el Simposio de Diseño y Tecnología de Barcos del MIT, el trabajo de Hasenbank y su equipo podría informar decisiones importantes que la Marina de EE. UU. Tendrá que tomar en los próximos años para modernizar y modernizar su flota.