Investigación del NPS sobre el rompehielos de la Guardia Costera para mejorar la preparación para el Ártico

Durante un tránsito de siete semanas por el Ártico a bordo del Rompehielos de la Guardia Costera de EE. UU. USCGC Healy (WAGB 20), investigadores de la Escuela de Posgrado Naval (NPS) Estudiará el impacto del entorno extremo en el rendimiento de la tripulación y las posibles mitigaciones, así como las medidas avanzadas. Tecnologías de fabricación aditiva (AM) en condiciones adversas del mar.

Los estudios, que comenzaron con la partida de Healy de Kodiak, Alaska, el 26 de agosto, serán dirigidos por el investigador principal. Dra. Nita Shattuck, profesor del departamento de Investigación de Operaciones (OR) de NPS. La investigación de Shattuck aprovecha sus años de estudio del desempeño de la tripulación de la Marina de los EE. UU., trabajo que ha llevado a cambios significativos en la política de vigilancia a bordo para maximizar la preparación física y cognitiva y la seguridad en el mar.

"Las operaciones en latitudes extremas son increíblemente desafiantes para los miembros de la tripulación de los barcos de la Guardia Costera y de la Armada de los EE. UU.", dijo Shattuck. “Las condiciones que enfrentan los guardacostas en Healy hacen que sea especialmente difícil lograr un sueño saludable. Romper el hielo y el aislamiento plantean riesgos adicionales”.

El viaje será al norte del círculo polar ártico durante gran parte del viaje programado y concluirá en Tromsø, Noruega, a finales de este otoño. Shattuck estará acompañado por el El director médico de la Unidad de Innovación de Defensa (DIU), el comandante de la Marina de los EE. UU. Niels Olson. DIU proporcionó gran parte de la tecnología que se utilizó en el estudio y Olson es el asesor médico principal del proyecto y también ayuda con la recopilación, el análisis y la generación de informes de datos. Además, el Consorcio para la Investigación y Educación en Fabricación Aditiva (CAMRE) de NPS instaló una impresora 3D Amos01 equipada con un sistema de adquisición de datos para medir las condiciones del mar y analizar la calidad de la impresión y el movimiento del barco, lo que también respalda la investigación de Shattuck.

Con base en Seattle, Washington, el Healy es el buque más grande de la Guardia Costera y el rompehielos tecnológicamente más avanzado de los Estados Unidos.

Healy también sirve como plataforma de investigación, y varios otros investigadores participarán en el viaje transpolar. Shalane Regan es la ingeniera jefe de investigación del Centro de Investigación y Desarrollo (RDC) de la USCG y a bordo del Healy como científico jefe, supervisando varios esfuerzos de investigación mientras estaban en marcha.

"Tenemos casi 20 proyectos de investigación a bordo que van desde estudios ambientales del Ártico hasta pruebas de nuevas tecnologías internacionales de búsqueda y rescate, respaldados por investigadores con antecedentes y experiencia igualmente diversos", dijo Regan. "Es fantástico tener NPS a bordo, y la investigación del Dr. Shattuck es única porque es el único proyecto que trabaja con la tripulación del Healy para comprender los impactos directos del medio ambiente ártico en el rendimiento de la tripulación y cómo los cambios en las rutinas y tecnologías diarias pueden mejorar eficacia y seguridad generales. Esta investigación es profundamente relevante para la Guardia Costera de EE. UU. mientras trabajamos para garantizar que nuestras tripulaciones puedan operar a su máximo rendimiento y mejorar nuestra ventaja competitiva”.

Para estudiar los efectos de estas condiciones en la tripulación de un barco en el mar, Shattuck y su equipo recopilarán datos fisiológicos de los miembros de la tripulación del Healy. Utilizando tecnología portátil innovadora, monitorearán continuamente procesos fisiológicos como el sueño, la frecuencia cardíaca, la variabilidad de la frecuencia cardíaca, la respiración, la saturación de oxígeno y la temperatura de la piel. Los participantes del estudio indican que los anillos son una mejora con respecto a los dispositivos portátiles que se llevan en la muñeca. El equipo también utilizará otros sensores para monitorear la luz ambiental, los niveles de ruido, el movimiento y la vibración a bordo del barco.

"Estas tecnologías son invaluables y nos brindan la capacidad de monitorear continuamente el sueño y otros indicadores fisiológicos de la salud durante períodos prolongados", dijo Shattuck. "Los resultados nos permitirán ofrecer recomendaciones para mejorar la habitabilidad a bordo y mejorar la preparación de los combatientes".

El equipo de resistencia de la tripulación – parte del departamento de Investigación de Operaciones (OR) de NPS y del programa de Integración de Sistemas Humanos – planea utilizar los datos para comprender mejor los patrones circadianos y de sueño de los miembros de la tripulación en entornos austeros y sus efectos sobre el estado de ánimo, la moral y la salud en general. Si bien los estudiantes de NPS no pudieron realizar el viaje de siete semanas, los estudiantes de NPS utilizarán los datos en sus tesis y proyectos finales para brindar recomendaciones para mejorar la habitabilidad general a bordo, diseñar mejores compartimentos de atraque y mejorar los diseños de los barcos.

De manera similar, el asociado de investigación de NPS, David Dausen, del equipo CAMRE, con base en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de NPS, tiene estudiantes involucrados con la impresora 3D Amos01 a bordo, incluidos los preparativos para que el sistema se suba a bordo, analizando los datos de rendimiento y colaborando con Los socios de CAMRE envían diseños de piezas al barco para su verificación en el mundo real.

Shattuck y su equipo llevan más de 20 años realizando investigaciones sobre el desempeño humano en todo el mundo. En el marco de los esfuerzos de investigación en curso, el equipo está monitoreando actualmente a más de 300 marineros e infantes de marina en todo el mundo utilizando tecnologías portátiles. Los hallazgos de la investigación de Shattuck y su equipo han sentado las bases para cambios en la “Política Integral de Gestión de la Resistencia de la Tripulación” de la Marina de los EE. UU., aprobada por los comandantes de la Fuerza Naval de Superficie del Pacífico y el Atlántico. Esta política cambia fundamentalmente las prácticas de guardia de la tripulación y exige facturas de guardia basadas en el ritmo circadiano con requisitos de descanso de la tripulación similares a los de las tripulaciones aéreas. La comunidad submarina también ha aplicado las lecciones aprendidas para tener facturas de vigilancia basadas en el ritmo circadiano.

"Dormir mejor está relacionado con mejoras en la memoria, el estado de alerta, la concentración, el rendimiento y las emociones positivas", dice Shattuck. “Las malas prácticas crónicas de sueño pueden provocar una incapacidad para dormir normalmente, lo que también se denomina cicatriz circadiana. Si bien podemos capacitar a nuestros miembros del servicio en procedimientos, tácticas e incluso cómo lidiar con el estrés, nuestros combatientes necesitan un sueño de calidad para mantener la máxima efectividad en diversas tareas”.

Una de las nuevas tareas previstas es la impresión 3D de piezas en el mar, especialmente en entornos austeros o disputados donde las cadenas de suministro son limitadas. La impresora 3D Amos01 a bordo del Healy fue desarrollada por el Centro de Guerra de Información Naval del Pacífico.; Su sistema de adquisición de datos se está probando a bordo de otros barcos de la Armada de EE. UU., pero este es el primer viaje al Ártico para probar el sistema a bordo de un rompehielos. Los acelerómetros instalados en la impresora 3D registran el balanceo, la inclinación y la orientación y otros factores ambientales para determinar cómo estas condiciones afectan no solo la calidad general de los componentes de la impresora, sino también el rendimiento del operador.

“Estamos utilizando los datos de la impresora 3D CAMRE para correlacionarlos con nuestros datos fisiológicos. El sistema registra el movimiento y la vibración del barco, lo cual es crucial para nuestra investigación”, dijo Shattuck. "Es un buen ejemplo de cómo los investigadores de NPS de campos completamente diferentes colaboran de manera complementaria e innovadora en soluciones para los servicios marítimos".

Fuente: Asuntos Públicos de la Escuela de Postgrado Naval