AM - CEN - CTE - Dissertação de Mestrado
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- Desenvolvimento de um kit de combate a incêndios para os veículos ligeiros da GNRPublication . Gomes, João Dinis Veiga; Quinto , Luís Filipe Pratas; Ribeiro , António Manuel RelógioEsta dissertação consiste no desenvolvimento de um kit de combate a incêndios para os Veículos Ligeiros de Combate a Incêndios da Guarda Nacional Republicana, com o objetivo de melhorar a eficiência das operações da Unidade de Emergência de Proteção e Socorro no combate a incêndios florestais. Dada a crescente frequência e gravidade dos incêndios em Portugal, especialmente em áreas florestais, é fundamental dotar as equipas de intervenção rápida com soluções mais eficazes, capazes de responder de forma rápida às emergências. Através da análise dos kits atualmente em utilização, identificaram-se várias limitações, tais como a capacidade limitada dos depósitos de água e a falta de ergonomia na disposição dos equipamentos. A metodologia seguida baseou-se no processo de desenvolvimento de produto e no modelo V, tendo sido estruturada em quatro fases: planeamento, desenvolvimento do conceito, dimensionamento ao nível do sistema e dimensionamento ao pormenor. Este processo envolveu visitas exploratórias a diversas entidades, entrevistas e questionários a militares da Unidade de Emergência de Proteção e Socorro, com o objetivo de recolher dados operacionais e necessidades reais dos utilizadores. Realizou-se também uma análise comparativa das soluções existentes na Guarda Nacional Republicana e no mercado e foram efetuadas simulações com o software SolidWorksTM (Dassault Systèmes®, França) para garantir a robustez e durabilidade dos componentes propostos. Os resultados demonstram que o novo kit proposto oferece melhorias significativas em termos de acessibilidade, arrumação dos equipamentos e desempenho geral do sistema. Esta dissertação apresenta, assim, uma solução inovadora que poderá beneficiar a Guarda Nacional Republicana, mais concretamente a UEPS, no combate aos incêndios florestais, permitindo uma resposta mais rápida e eficaz às emergências.
- Comparação da metodologia RCM ao sistema de armas Pandur II 8x8 nos diferentes Teatros de OperaçõesPublication . Camilo,Francisco Augusto Lopes; Infante, Virgínia Isabel Monteiro Nabais; Chambel, Enio Rodrigo PereiraThis thesis applies the Reliability Centered Maintenance (RCM) methodology to the Pandur II armou red vehicle, complemented by the Delphi methodology, to assess and compare the impact of different operating environments, including the National Territory, the Central African Republic and Romania. The study aims to improve the reliability and availability of the vehicle by critically reviewing and updating the manufacturer’s existing maintenance plan. Corrective work orders from 2009 to 2024 were collected and thoroughly analysed to calculate the Mean Time Between Failures for various vehicle components. A sensitivity analysis of the Mean Time to Repair was conducted to evaluate the conditions necessary to achieve the target availability of 90% for the Pandur II fleet. The results showed that an MTTR of no more than 4 hours is required to achieve this operational objective. Based on these analyses, the study proposes significant changes to the current maintenance plan, including the introduction of new maintenance tasks and adjustments to the frequency of existing tasks. The Delphi methodology was integral throughout the RCM implementation process, providing valida tion for proposed maintenance tasks and estimated values that could not be derived through objective metrics.
- Estudo para avaliação do desempenho de edifícios com isolamento de base do tipo apoio pendular com atritoPublication . Santos, Hugo José Fontes dos; Guerreiro , Luís Manuel Coelho; Câmara , António Carlos Rainha Perry daNo decorrer da vasta história portuguesa registamos a ocorrência de fortes sismos. Face à inevitabilidade da ocorrência dos mesmos, impõe-se a necessidade de adotar medidas que limitem as consequências do sismo, permitindo o funcionamento das infraestruturas críticas. A utilização da técnica de isolamento de base em edifícios é uma das soluções mais eficazes para salvaguardar as infraestruturas. Na dissertação em causa pretende-se estudar o desempenho sísmico de um edifício dotado de isolamento de base recorrendo a apoios do tipo pendular com atrito. Além da avaliação da resposta em diversos parâmetros como os esforços de corte basal, os deslocamentos e as acelerações máximas nos pisos, será feita uma comparação com uma solução com apoios do tipo elastomérico com alto amortecimento (HDRB). Neste trabalho, será utilizado o projeto estrutural do novo edifício do Hospital das Forças Armadas (Lumiar- Lisboa), sendo a partir do mesmo desenvolvido um modelo de análise numérica tridimensional para avaliar o desempenho da estrutura. Dada a natureza altamente não linear dos apoios pendulares com atrito, será necessário realizar análises dinâmicas não lineares no domínio do tempo. Subsequentemente, utilizando esse modelo, serão estudados três casos que exemplificam a aplicação de sistemas de isolamento de base no mesmo edifício. Este estudo permitiu concluir, através da análise comparativa dos desempenhos sísmicos evidenciados pelos diferentes casos, que a aplicação de um sistema de isolamento de base reduz substancialmente a resposta dinâmica da estrutura quando comparada com a estrutura de base fixa.
- Hypervelocity impacts against concrete mixed with ceramic spheresPublication . Elias, Teotónio Póvoa Rodrigues; Rebelo , Hugo Miguel Bento; Lecompte, DavidExtreme events, whether natural occurring or manmade can have catastrophic consequences, endangering people. Given the current geopolitical situation, there is a need to better protect structures against these threats, minimizing damage to critical infrastructure and safeguarding human lives. Due to this necessity, the Research, Development, and Innovation Centre of the Military Academy (CINAMIL) funded the “Protection of Infrastructures Subjected to Extreme Actions“ (PrISAEx) project, from the Centre of Competence for Infrastructure Protection (CCPI), to better understand this phenomena typology and to study ways to mitigate its effects. Within extreme events, hypervelocity impacts (speeds greater than 2000 m/s or 3000 m/s) must be considered. Therefore, this dissertation will study the behaviour of concrete when faced with hypervelocity impacts, with the goals of evaluating the protective capabilities of concrete structures with the addition of 3 layers of ceramic spheres. The hypervelocity will be achieved using a shaped charge inspired by the PG-7VM warhead, launched by the RPG-7. For this purpose, LS-DYNA was used to create axisymmetric numerical models of the shaped charge impacting plain concrete targets, as well as concrete targets with the added ceramic spheres. These models were validated with an experimental campaign where the achieved penetration, affected diameter, entry diameter and loss of volume of the different targets were analysed. Furthermore, it was possible to retrieve liners after opening the targets, which provided additional data regarding the loss of their mass. For the experimental campaign, 3 types of targets were used: S type targets, filled with plain concrete; E type targets were filled with concrete with 3 layers of ceramic spheres and NN targets have the same composition as E targets with the addition of a non-Newtonian fluid, filling the gaps between the spheres. With the experimental campaign, it was found that the addition of the spheres resulted in decreasing penetration on target by 0,38% and that combining spheres and non-Newtonian fluid caused a 20% reduction in penetration. Furthermore, it was possible to verify that the available analytical penetration models significantly overestimate penetrations, which makes sense considering the difficulties in translating the behaviour of a brittle and non-homogeneous material.
- Analysis of the performance of laminated glass against explosionsPublication . Penedos, João António Lages Picão dos; Matias , Pedro José da Silva Gonçalves; Sovják, Radoslav; Hála,, PetrThis dissertation investigates the performance of laminated glass against explosions, focusing on the dynamic response of glass panels subjected to blast loads. The study aims to assess the behaviour of glass panels under the effect of blast waves and is part of the project "SAERFA - Energy Absorption Systems Using Additive Manufacturing". Then, in a subsequent phase of the project a system that can absorb energy and mitigate the effects of the blast wave will be developed. For this work, two experimental campaigns were conducted. First, an experimental campaign using a shock tube to characterize the action of the blast wave, where pressure and impulse data were collected. Then, an experimental campaign was conducted using the same shock tube with laminated glass samples of different thicknesses to determine their behaviour under blast waves. Afterwards, with all the data collected, numerical models using finite element analysis tools were built. These models helped create pressure-impulse diagrams, providing insights into the failure behaviour of glass subjected to explosions. The agreement between experimental data and numerical results confirms the model's accuracy. The final outcomes demonstrate that laminated glass panels, particularly with increased thickness, can effectively withstand higher blast loads.
- Jamming and Spoofing for Counter-Drone ActionPublication . Zidane,Younes; Silva, José Silvestre Serra da; Tavares, Gonçalo Nuno GomesAs Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are increasingly used for both commercial and military purposes, there has been much concern about the misuse of these devices in some restricted and security-sensitive areas. This dissertation focuses on developing and evaluating interference mechanisms, known as jamming and signal spoofing techniques, with the ultimate goal of disrupting both communications and navigation systems. For this purpose, Software Defined Radio (SDR) technology was used to design a cost-effective, adaptable system capable of neutralizing drones by interrupting their control signals and geolocation services. Experimental tests were conducted to assess the effectiveness of these implementations on commercial drones. The results showed that radio frequency jamming effectively disrupts control and image transmission. Spoofing also successfully emits false GNSS signals and indirectly interferes with the drone’s behavior.
- Anti-Jamming for UAVs using Artificial Intelligence based Swarm BehaviorPublication . Silva,Tiago Alexandre Sousa; Grilo, António Manuel Raminhos CordeiroThe use of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) has seen remarkable growth in the performance of strategic tasks, both in civilian and military environments. This research, therefore, sets out to study the effectiveness of Anti-Jamming methods for UAVs supported by Artificial Intelligence based Swarm Behavior compared to conven tional methods. This work, therefore, provides an essential theoretical framework for understanding the proposed research, conducting a detailed study of the state of the art in the field of Unmanned Aerial Vehicles and Electronic Warfare. In addition, it highlights the fundamental tools required to carry out the research effectively, ranging from realistic UAV antenna models to advanced weapon intelligence techniques. Several experimental tests and simulations were carried out to validate the hypotheses formulated, allowing concrete results to be obtained that demonstrate the effectiveness of the proposed strategies. The results show that using a genetic approach can achieve effective results, although they are often costly regarding simulation time. In contrast, the Reinforcement Learning (RL) approach shows assertive results when pre-trained with realistic data in a helpful simulation time. The results obtained not only corroborate the viability of the theoretical approaches developed but also provide valuable parameters for future research and practical applications in the field of defence and security.
- Aplicação de energias renováveis a sistemas de contentores militaresPublication . Neves,Simão Amaral; Torres, João Paulo Neto; Santos, Pedro Nuno Mendonça dosAplicação de energias renováveis está a tornar-se cada vez mais comum em diversas áreas, incluindo no contexto militar. Este trabalho tem como objetivo integrar as energias renováveis em sistemas de contentores militares, visando a produção de energia para autoconsumo e, consequentemente, a redução da dependência de combustíveis fósseis. A presente dissertação inicia com uma revisão abrangente da literatura sobre as três principais fontes de energias renováveis: solar, eólica e hidráulica, seguida da apresentação das aplicabilidades e características turísticas específicas dos sistemas de contentores militares. Também foi realizada uma investigação em relação ao envolvimento de Portugal em diversas regiões do mundo. Em relação ao estado da arte, o objetivo deste capítulo é apresentar diferentes estudos realizados no contexto da aplicação de energias renováveis a sistemas de contentores militares, com ênfase na implementação de sistemas híbridos de energia para esses contentores. Na metodologia adotada para este estudo são definidos os métodos e ferramentas necessárias para alcançar os resultados pretendidos. Foram projetados dois sistemas híbridos para duas localizações distintas : República Centro-Africana e Roménia. Os resultados obtidos demonstram que a incorporação de energias renováveis a sistemas de contentores militares é economicamente e ambientalmente vantajosa para as Forças Nacionais Destacadas. Estes sis temas não só poderão reduzir custos operacionais, como também aumentar a sustentabilidade e resiliência energética das operações militares.
- Integration of a Commercial Unmanned Vehicle into the Army Communications SystemPublication . Silva,João Pedro Araújo; Grilo, António Manuel Raminhos Cordeiro; Machado, Artur Jorge Silva CoutinhoCom a crescente evolução do campo de batalha, são cada vez mais evidentes as vantagens da utilização de plataformas Unmanned Vehicle (UxV) em ambientes ou tarefas perigosas para os militares. Os UxVs reduzem a exposição humana ao perigo em ambientes de alto risco. Assim sendo, é importante que a informação principal do veículo possa ser vista pelos comandantes no Common Operational Picture (COP) através da integração do veículo no Sistema de Comunicações do Exército. Esta tese explora a integração dos UxVs comerciais em operações militares, focando-se na melhoria da comunicação entre estes veículos e os seus centros de controlo. Os conflitos globais, nomeadamente a guerra da Ucrânia, aceleraram o desenvolvimento de sistemas militares autónomos. O Exército Português está a investir nestas tecnologias como forma de baixar custos e acelerar a aquisição, desenvolvimento, e integração destas capacidades. Estas plataformas melhoraram a tomada de decisão e a eficiência operacional, podendo ser aplicadas não só no Exército Português, como também nos restantes ramos das Forças Armadas. A tese contribui com o desenvolvimento de uma biblioteca MAVLink para comunicação UxV, ferramentas hébridas para transmissão de dados usando rádios militares e Wireless Fidelity (Wi-Fi), e navegação de UxVs sem hardware de piloto automático dedicado. A solução desenvolvida foi implementada utilizando o UGV LAFVIN, e os testes foram realizados com apoio da Equipa Projeto SIC-T. Após a obtenção dos resultados, foi possível retirar valores e conclusões importantes relativamente à utilização de rádios militares — P/PRC-525 e TR5000H — para a integração de um UGV no Battlefield Management System (BMS).
- Mapeamento de minas terrestres por detenção aéreaPublication . Rita, Rui Miguel Carapinha; Santos, Pedro Nuno Mendonça dos; Torres, João Paulo NetoThe detection of landmines is facing growing challenges due to the evolution of materials used, such as plastics, which reduce the effectiveness of traditional methods. This work aims to develop and integrate technologies that enable landmine detection through the use of unmanned aerial vehicles, in order to improve the identification and localization of buried mines and, consequently, enhancing the safety and efficiency of demining operations. This dissertation begins with a comprehensive literature review on the main landmine detection te chniques. This is followed by a brief analysis of the evolution of unmanned aerial vehicles and their applications in demining, as well as a discussion on the challenges associated with detecting different types of mines in various types of terrain. Themethodologyadoptedfor this study includes defining the necessary hardware and software para meters to optimize landmine detection using Ground Penetrating Radar, developing algorithms to cancel self-interference resulting from the proximity of antennas, and synchronizing the detection systems with the localization module to ensure precise georeferencing of the collected data. The results obtained demonstrate that, despite hardware synchronization issues, the use of unman ned aerial vehicles, self-interference cancellation algorithms, and synchronization between detection and localization allow for greater accuracy in mine detection and georeferencing, especially in hard to-reach or dangerous areas. This system can not only reduce risk for military personnel but also significantly increase the efficiency of demining operations, providing an innovative and safe solution.