El programa de ciencia DRAG de DARPA pretende reducir la resistencia al avance de buques y vehículos submarinos en condiciones turbulentas.
Cuando los buques, embarcaciones y vehículos submarinos sin tripulación (UUV) se desplazan por el agua, experimentan una resistencia, o arrastre, causada por las olas y la fricción del contacto del agua con el casco. La resistencia aumenta a medida que el agua que se desplaza alrededor del casco pasa de un flujo laminar, agua que se desplaza por trayectorias suaves en capas ordenadas, a un flujo caótico y turbulento, agua que se desplaza por trayectorias caóticas e impredecibles. Los buques necesitan más potencia para acelerar en condiciones turbulentas.
Con el objetivo de superar los efectos de la resistencia, DARPA anunció su programa Drag Reducing Architected Geometries (DRAG). El programa pretende crear formas y características superficiales optimizadas para que los cascos de buques y UUV reduzcan la resistencia en condiciones de flujo transitorio y totalmente turbulento. Esto permitiría aumentar la velocidad y la resistencia, reduciendo al mismo tiempo el consumo de combustible y las emisiones. El proyecto se centrará en soluciones novedosas que reduzcan la resistencia en superficies planas, curvas y complejas.
«Las investigaciones anteriores han permitido reducir la resistencia aerodinámica de los buques en condiciones de flujo laminar, pero no en condiciones de flujo de transición y totalmente turbulento», declaró la Dra. Susan Swithenbank, directora del programa en la Oficina de Ciencias de la Defensa de DARPA. «Con la disponibilidad de nuevas herramientas de modelado y la capacidad de optimizar formas muy complejas, ahora buscamos enfoques novedosos para lograr un avance en condiciones de flujo turbulento más difíciles, donde el coeficiente de resistencia es mucho mayor. Los vehículos navales necesitan más potencia o menos resistencia para llegar más lejos. El problema de aumentar la potencia es que se necesitan más baterías, más combustible o un motor más grande, lo que aumenta el tamaño del buque o UUV y la resistencia aerodinámica. Nuestro objetivo es reducir el coeficiente de resistencia para aumentar la velocidad sin aumentar la potencia o para alcanzar la misma velocidad con menos potencia».
El programa explorará diversas estructuras de materiales, formas y revestimientos para disminuir la fricción en los puntos en los que el agua entra en contacto con el casco. DRAG no se centra en la mitigación de las bioincrustaciones, el desarrollo de nuevos materiales para el casco, el aumento de la escala de fabricación ni en métodos que requieran la inyección activa de aire y/o polímeros.
DRAG forma parte de la iniciativa Disruptioneering de DARPA, diseñada para explorar rápidamente ideas audaces y de alto riesgo con el objetivo de acelerar los descubrimientos científicos. El proyecto, de 18 meses de duración, consta de dos fases: en la primera, de nueve meses, se desarrollará una herramienta de modelado y simulación para optimizar soluciones de superficie, desde placas planas hasta curvaturas complejas, y después se fabricará la geometría optimizada para probarla en un túnel de agua. En la segunda fase, se usará la herramienta de diseño para desarrollar la solución óptima para una superficie tridimensional y también fabricarla y probarla.
«Se trata de una prueba de concepto para ver qué es posible», explica Swithenbank. «Si logramos demostrar que es posible reducir la resistencia aerodinámica en un flujo turbulento, esto podría dar lugar a un programa de seguimiento más amplio para abordar los problemas de ingeniería y fabricación que plantean los posibles usos de esta tecnología».
Fte. DARPA
