Pisando fuerte para formar parte del núcleo del trabajo de desarrollo y validación de los sistemas de defensa de España, SASCorp, que dispone del centro de supercomputación privado más potente de España, siendo el gran referente nacional en simulación aplicada al diseño de sistemas de armas, se apoya para sus propios desarrollos y los de sus clientes en unas capacidades a la vanguardia europea. De cómo la simulación permite la reducción de los tiempos totales de diseño y el paso lo más inmediato posible a la producción y de la participación de la compañía en los grandes programas de las Fuerzas Armadas españolas hemos hablado con su director general, Pedro Luis Merino.
SASCorp participa en uno de los principales programas de Defensa de las Fuerzas Armadas españolas como es el Vehículo de Combate de Ruedas 8x8 “Dragón”. ¿Cuál es su aportación a este programa?
Nuestra empresa colabora activamente en diferentes frentes dentro del I+D y la validación por simulación. En la parte de I+D trabajamos junto a EM&E para desarrollar la torre Guardian 30. Una torre de altas prestaciones que se posiciona como la más ligera de su segmento a nivel mundial, siendo de desarrollo y producción totalmente española.
Con TESS Defence, estamos definiendo la amplitud y detalles para la colaboración en el desarrollo del Gemelo Digital del Dragón, con el objetivo de aportar una tecnología predictiva mediante algoritmos propios que permitiría llevar a un nivel superior las prestaciones del Gemelo Digital.
Y finalmente con GDSBS optamos a la contratación de las simulaciones de validación de la protección frente a minas y Dispositivos Explosivos Improvisados (IEDs). Aún no está cerrada esta negociación. SASCorp parte como una de las dos empresas europeas con mayor cualificación y experiencia en esta actividad, siendo la primera en el ámbito nacional. Esperamos y confiamos en que este estratégico trabajo sea realizado por una empresa española.
Su aportación ha resultado clave en la materialización en tiempo record de la torre no tripulada Guardian 30 de Escribano Mechanical & Engineering. ¿Qué aporta SASCorp a este nuevo sistema de armas? ¿Cómo evoluciona el acuerdo estratégico que firmaron ambas compañías?
El desarrollo de la Guardian 30 ha sido todo un reto por razones del extraordinariamente reducido tiempo disponible para el desarrollo y producción del prototipo. Además, aunque hemos colaborado con EM&E sobre otros sistemas de armas, este desarrollo resultaba muy novedoso y con retos de peso, rigidez, precisión y coste muy difíciles de obtener. El esfuerzo realizado, desde el punto de vista técnico, que resulta de nuestra competencia, ha sido muy provechoso en el desarrollo conceptual, estructural, protección y cargador, que unido a los avanzados sistemas de optrónica de EM&E y su impecable fabricación, llevarán a la Guardian 30 tras su calificación a ser una torre de 30 mm. para vehículos de las más altas prestaciones y que servirá de base para posteriores desarrollos.
El acuerdo estratégico entre EM&E y SASCorp se va adaptando a la situación de los contratos y la situación empresarial. Como cualquier acuerdo tiene posibilidades de mejora y trabajamos para ello. Ambas empresas estamos trabajando en nuevos proyectos de colaboración y empresariales.
SASCorp dispone del centro de supercomputación privado más potente de España, ¿cómo contribuye esta poderosa herramienta al diseño de plataformas terrestres?
Nuestro centro de supercomputación es, dentro del ámbito privado, el de más capacidad del país. Obviamente sistemas públicos como el Mare Nostrum BSC-CNS nos supera en capacidades y tamaño, o el Scayle que nos iguala en capacidades.
La gran capacidad de computación de estos sistemas, unido a la utilización del software de uso científico no comercial más avanzado que existe y al que aplicamos un estricto criterio de mejora continua, así como ecuaciones de estado de materiales de extraordinario valor y la definición de las cargas explosivas de la máxima precisión a nivel europeo, nos permiten validar los diseños de plataformas vehiculares frente a eventos de alta energía y efectuar análisis de fatiga estructural o vida útil del vehículo, con los niveles de calidad y precisión más elevados.
Sobre plataformas vehiculares, tanto en fase de diseño como ya fabricadas, podemos reproducir y conocer el comportamiento del conjunto del vehículo o componentes concretos, frente a minas antitanque, IED, obuses o cargas huecas.
Durante la fase de diseño esto nos permite tanto optimizarla en resistencia, peso y capacidad operativa, como obtener una importante reducción de iteraciones y coste final del prototipo. El objetivo de estas tecnologías es realizar la prueba destructiva conociendo previamente que el resultado será óptimo.
Dentro de nuestra área aerodinámica, se diseñan, analizan y obtienen, todos los coeficientes de vuelo de misiles o sistemas de guiado de bombas para utilizarlos en el software de control de vuelo. Además de complejas simulaciones FSI (Fluid-Structure Interaction o Interacción Fluido-Estructura) para los análisis estructurales del sistema durante el vuelo.
Su empresa participa en varios programas de General Dynamics European Land Systems – Santa Bárbara Sistemas como el Vehículo de Combate de Zapadores Castor o el citado VCR. ¿Cómo es la colaboración con esta compañía? ¿Podría anticiparnos como sería el posible Pizarro Fase III?
Nuestra colaboración con Santa Bárbara Sistemas llega a casi 14 años de duración e indiscutiblemente para SASCorp ha sido y es, un privilegio apoyarles en el desarrollo de vehículos o sistemas de artillería.
El desarrollo del VCZAP Castor fue, como en el caso de la Guardian 30, un reto. El paso de una plataforma ASCOD Pizarro fase 2 al ASCOD VCZAP Castor implicaba desarrollar una nueva plataforma en un tiempo record y con un presupuesto muy reducido. El resultado, ha sido una plataforma con las más altas cotas de protección del mercado, con unos niveles de vibración y confort para nuestros soldados sin precedentes en un vehículo de cadenas y una plataforma con unas prestaciones de rigidez y fiabilidad estructural difícilmente igualables.
Sobre el Pizarro fase III resulta pronto para poder concretar cuál sería su configuración. Nuestra opinión, puramente técnica, y con el objetivo de que nuestras Fuerzas Armadas dispongan del sistema de mejores prestaciones y comunalidad, nos invita a desear que sea la misma plataforma que el Castor, posiblemente con un incremento del MMTA (Masa Máxima Técnica Admisible) modificando el tren de rodadura. Pero esta es nuestra opinión, nada más.
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¿Cómo es posible acortar los plazos o reducir los costes del desarrollo de un sistema de armas empleando la simulación?
Pues al igual que en el desarrollo de un vehículo, mediante la reducción de los tiempos totales de diseño y el paso lo más inmediato posible a la producción del prototipo. Todo esto unido a que ese primer prototipo arroje unos resultados en pruebas reales lo más próximos posibles al objetivo final, permitiendo pasar a la serie en el menor tiempo posible. Esto permite reducir iteraciones de diseño, fabricación y pruebas reales y por tanto el tiempo total y el coste.
Por otro lado no solo se reduce al tiempo y coste. La continua validación de los diseños mediante simulación durante la fase de I+D, nos permite tener un completo conocimiento de la tecnología, con un marcado carácter científico que nos permite justificar la razón de cada modificación, de cada resultado en pruebas y por ello no dejando en manos del ensayo-error la obtención de un resultado positivo que no nos permita saber, las razones de su éxito o fracaso.
Además su experiencia permite someter a los vehículos o sistemas de armas a todo tipo de simulaciones para poner al límite sus capacidades. ¿Cómo se llevan a cabo estas pruebas no destructivas?
Cierto. SASCorp se apoya, tanto para sus propios diseños o desarrollos, como para los de nuestros clientes, en unas capacidades de simulación dinámica estructural, termodinámica, acoplada entre fluido-estructura FSI y de física de alta velocidad o de alta energía que nos sitúan en la vanguardia europea.
Estas potentes herramientas nos permiten predecir cuál será el comportamiento de un sistema completo, incluyendo todos sus componentes, llegando al detalle de incluir en las simulaciones a vehículo completo tornillos con precarga, soldaduras y zonas de afectación térmica de las soldaduras.
Este grado de detalle tan extremo, así como la incorporación de modelos de materiales validados y contrastados, nos permiten obtener desviaciones entre los resultados de las pruebas reales y las obtenidas en las simulaciones, inferiores al 3.5%. El organismo holandés TNO avala los resultados de nuestros modelos de mina antitanque realizados para GDELS.
Como mencionaba, primeramente se precisa de un modelo 3D de la mayor precisión posible y con el menor porcentaje de simplificación posible. Por otro lado resulta imprescindible incorporar complejos algoritmos de mallado, como el CTH3D que permite una disociación del nodo sin perdidas de elementos, ni pérdidas de energía total. Dichos algoritmos son de uso exclusivo para SASCorp en Europa.
Aun así, el tamaño de la malla es crítico, lo que obliga a elementos de malla muy pequeños, lo que unido a miles de componentes incluidos en el modelo de cálculo, lleva a disponer de decenas o cientos de millones de elementos en la malla. Por ello se precisa de una enorme capacidad de computación para que el solver pueda obtener el resultado del cálculo.
Tras disponer del modelo físico mallado, pasamos a introducir las ecuaciones de estado que reproducen el comportamiento del material ante diferentes velocidades de deformación, así como los complejos y diversos criterios de fallo de dichos materiales.
Después se introducen las precargas, como las de los tornillos durante el montaje y el resto de condiciones de contorno, curvas de temperatura, gravedad, velocidad inicial, etc. Finalmente y en el caso de simulaciones destructivas de alta energía, se introduce el modelo del generador de energía o bien el modelizado del explosivo con sus ecuaciones de estado para reproducir el efecto de la detonación, deflagración o jet, dependiendo del evento a simular.
Esta forma de cálculo, con este nivel de precisión y detalle, sitúan a SASCorp a la vanguardia europea de este sector y esperamos y confiamos que estas capacidades en suelo español nos permitan formar parte nuclear del trabajo de desarrollo y validación de los sistemas de defensa de España.
Con los ciclos de vida tan prolongados de los sistemas de armas como los vehículos blindados, resulta vital poder predecir su evolución en el futuro o saber cómo actualizarlos. ¿Cómo puede contribuir la simulación a esta importante tarea?
Sin duda. Este ha sido un trabajo complejo. ¿Cómo determinar la vida útil del vehículo o sistema cuando su vida puede estar por encima de 20 años?. Ha sido un reto. Se aplican dos sistemas, como hemos realizado con el VCZAP Castor y con la Guardian 30. Uno durante la fase de diseño y otro posterior a la fabricación del primer prototipo.
Durante la fase de diseño se analizan con detalle las frecuencias propias o modos propios del sistema y la repercusión a nivel de concentración de tensiones en soldaduras y zonas de montaje atornillado. El objetivo es la máxima reducción de ciertos intervalos de frecuencias que sabemos afectan a las soldaduras o a las zonas de montaje atornillado.
En la segunda fase y tras la fabricación de un prototipo se realizan pruebas reales representativas que tras una detallada sensorización nos permiten obtener datos reales que se introducen en el modelo de cálculo inicial y nos entregará cual es el mapa de vida útil del vehículo completo.
Esta metodología exige un gran detalle en el modelo que implica una enorme potencia de computación pero nos permitirá no solo conocer su vida útil sino disponer de un modelo predictivo estructural de alta precisión, muy apropiado para un Gemelo Digital o un mantenimiento predictivo de un nivel superior. (José Mª Navarro García)
Pruebas del VCZAP en la unidad piloto designada para las pruebas, el Batallón de Zapadores X (Ejército de Tierra)
