Zycraft, ett Singapore-baserat företag som specialiserat sig på design och tillverkning av automatiska ytbåtar (ANC) för civila och militära tillämpningar, fortsätter att förbättra Longrunner-klassens prototyp av ANC Independent Unmanned Surface Vessel (IUSV) Vigilant-klassen genom att lägga till nya funktioner.
I mars installerade Zycraft ett fjärrstyrt brandmunstycke och en elektrisk brandpump tillsammans med tillhörande hårdvara och mjukvara för att testa fjärrbekämpningskoncept. Fristående brandsläckningsutrustning har visat sin förmåga att leverera vatten till ett maximalt avstånd på 40 meter, även om företaget planerar att uppgradera systemet för att öka räckvidden.
Den besättningslösa brandplattformen är ett av flera koncept som utforskas på Longrunner -plattformen, enligt Zycrafts president James Sun. Han tillade att andra specialiserade alternativ befinner sig i olika stadier av konstruktion eller konstruktion, till exempel: krig mot ubåt, sjöspaning och övervakning, gruvåtgärder och sökning och räddning.
”Mindre ANC är beroende av skjutbilen och lämpliga lanserings- och återvinningsmetoder, och allt eftersom systemen utvecklas kommer operativa problem att kvarstå, särskilt på öppet hav. Dessutom minskar ANC: s nyttolast och ökar kostnaderna för lanseringsfordonet genom att öka räckvidden. Med IUSV -konceptet involverat behöver flottorna inte heller bygga större fartyg bara för att bära mindre ANC, istället kan de lita på den större IUSV: s bärighet och inneboende långa segeltider för att bära den nödvändiga målutrustningen … krigsfartyg bör fokusera på var de är fiendens fartyg och belastas inte av ledningen av ett litet ANC."
"Efter att ha lämnat basen kan IUSV gå till verksamhetsområdet och sedan stanna där länge och behöver bara sällan tanka för att öka vistelsen till havs,"
han lade till.
Bygg- och kraftverk
Enligt Zycraft var Vigilant IUSV från början utformad som en obebodd plattform, så att slutprodukten enkelt kunde optimeras för olika uppgifter, i motsats till förfining av traditionella båtar eller fartyg. Det kan dock vara valfritt bebott, tandemstyrhuset rymmer upp till två förare, sittande på stötdämpande SHOXS-fjädringsstolar med militär standard.
Byggandet började i början av 2010 med ledarfartyget Longrunner som lanserades i oktober 2011. Hela linjen är baserad på ett lätt skrov 16,5 meter långt och 3,6 meter brett, med en egen vikt på cirka 8500 kg och en total förskjutning på 16000 kg, inklusive en nyttolast och 7000 kg bränsle.
Longrunner -kroppen har ett högt töjningsförhållande, vilket minskar flödesmotståndet. Den är tillverkad av Arovex egenutvecklade kol nanorörförstärkta kolfiberkomposit. Enligt Zycraft är skrovet 40% starkare och 75% lättare än ett liknande skrov tillverkat av traditionellt marint aluminium eller glasfiber, vilket gör att ANC kan nå höga hastigheter utan behov av stora, tunga motorer. Kombinationen av ett lätt skrov och motorer med låg deplacement gör att mer nyttolast och bränsle kan transporteras ombord för ökad marschavstånd och kapacitet.
Vigilant IUSV har en maxhastighet på 40 knop och en seglingstid på mer än 30 dagar, enligt specifikationen från företaget, med en marschavstånd på upp till 1500 nautiska mil i standardkonfiguration med en ekonomisk hastighet på 12 knop.
"Vi tror att seglingstiden är en viktig egenskap för ANC, eftersom fordonet måste observera vid låga hastigheter under längre perioder under utplaceringen", säger Song. "En toppfart på 40 knop är ganska tillräcklig för ANC, eftersom ett fartyg av denna storlek med högre hastigheter inte kan användas effektivt med våghöjder över en meter."
ANK är utrustad med två turboladdade dieselmotorer Yanmar 6LY3-ETP med en volym på 5, 8 liter och en torrvikt på 640 kg vardera, vilket ger en total effekt på 960 hk. Motorerna är kopplade via en ZF Marine ZF 280-1-växellåda till Konrad Marine 680 akterdrivning med motroterande koaxiala propellrar, som har valts speciellt för deras förmåga att ge optimal effektivitet över ett hastighetsintervall på upp till 40 knop.
"Vi har också erfarenhet av Arneson ASD10 direktdrivsystem utrustat med fembladiga Rolla-propellrar i en båt med liknande skrovform", förklarade Sun.”Båda konfigurationerna ger bra bränsleeffektivitet, särskilt under patrulloperationer med låg hastighet, som är en av ANC: s främsta uppdrag.
Med ett sådant framdrivningssystem har vi en bränsleförbrukning på cirka 10-15 liter i timmen med en hastighet av 6 knop under gynnsamma förhållanden, det vill säga att seglingstiden ökar avsevärt med den befintliga bränsletankarna."
Utrustningssats
Vigilant 1USV -enheten är utrustad med ett sensorkit, som inkluderar ett automatiskt igenkänningssystem, en optoelektronisk övervakningsstation på taket Current Corporation Night Navigator 3 och en Simrad Broadband 4G -mastradar med ett deklarerat detektionsområde på 36 nautiska mil, samt stabiliserat alla -rund kamera.
Mätningens elektro-optiska station inkluderar en okyld högupplöst värmekamera med en matrisstorlek på 640x480 och ett dubbel synfält på 20 ° och 6, 8 °, samt 3x optisk zoom och 12x digital kontinuerlig zoom; nattbildskonverterare med hög upplösning med ett synfält på 20 ° och kontinuerlig digital förstoring 12x; dagtidskamera med hög upplösning med en upplösning på 1080i / 720p och synfält från 50 ° till 5,4 °, optisk zoom 10x och digital zoom 12x.
Samtidigt består 360 ° Surround System av sex 4MP AXIS Communications Q16 lågljuskameror med bildhastigheter upp till 120fps, nätverksanslutna. Kamerorna är inrymda i en självrensande modul som använder luftstrålar för att rengöra linserna för att säkerställa utmärkt sikt i alla väderförhållanden, sa Sun.
”Videon stabiliseras av programvarualgoritmer så att utmatningsbilden förblir stabil även när IUSV rullar. Detta gör det lättare att upptäcka objekt. Vi använder programvaran för att omedelbart förstora bilden av objektet automatiskt för att minska bördan för operatören."
Strömförsörjningen ombord tillhandahålls av en 12 kW generator från Fischer Panda, medan en 5 kW generator ger extra energi för funktionella system och säkerställer kontinuerlig drift i händelse av huvudgeneratorfel.
IUSV är utrustad med en Seakeeper Model 7000A gyroskopisk stabilisator utformad för att stabilisera fartyg med en total massa på 15 till 25 ton. Enligt specifikationen kan 7000 A -modellen med dimensioner 910x990x710 mm och väga 455 kg ge dämpningsmoment upp till 15000 Nm och kompensera för kinetiskt moment upp till 7000 Nm / s. För sin fullständiga marknadsföring krävs 45 minuter (även om den kan nå driftslägen ungefär 20 minuter efter att den slås på) och en effekt på 3000 W, i ett stabilt läge, är en effekt på 1500-2000 W och 8 l / min havsvatten krävs för kylning.
Song noterade att sådana stabiliseringssystem vanligtvis används i bemannade sjögående fartyg för att minska rullamplituden och förbättra besättningen och passagerarkomforten, även om de erbjuder betydande fördelar för obebodda plattformar. Till exempel kan ett stabilt ANC hjälpa till att optimera output och spårningsprestanda för optokopplare och radarer vid högre havsnivåer.
"Det tar faktiskt bort rullen och ökar därigenom radarens och optoelektroniska enheters möjligheter avsevärt på bekostnad av extra stabilitet", förklarade han.”Eftersom fartyget sannolikt kommer att använda ett satellitsystem för kommunikation över horisonten hjälper Seakeeper-spjället också till att öka anslutningens tillförlitlighet genom att minska belastningen på stabiliseringsundersystemet i satellitkommunikationssystemet.
Dessutom måste alla ANC som utför ubåtskontroll eller gruvdriftsuppdrag nödvändigtvis gå långsamt och behöva bra stabilisering under mållastens nedstigning och återkomst. IUSV kan nu fungera under betydligt högre havsförhållanden. Vi fick reda på att även en stillastående IUSV beter sig relativt lugnt när den träffar sidan av en våg med en höjd av 1,5 meter, eftersom den helt enkelt stiger och faller smidigt, vilket vore omöjligt utan stabiliseringssystemet."
Kommando och kontroll
Longrunner drivs vanligtvis från en särskild ledningscentral som ligger vid Zycrafts anläggning i västra Singapore. IUSV kan användas med vanliga bredbandsradioer eller mobilmodem, medan Cobham SAILOR500 FleetBroadBand500 (FBB500) L-band satellitkommunikationssystem stöder all väder över horisonten.
"Med en enda antenn krypteras alla kontroller och datamängder mellan ANC och kuststationen," förklarade Sun. "Genomströmningen av dataöverföringskanalen möjliggör sändning av radarbilden, bilder från den optoelektroniska stationen och alla kameror, information om det automatiska igenkänningssystemet och parametrarna i själva båten utan dröjsmål."
"Dämpning av adaptiv bandbredd används för att styra kommunikationen så att anslutningen förblir pålitlig", tillade han. "Den nuvarande fordonsstyrningslösningen över horisonten testades i utökade försök 2013 och 2017, då IUSV användes i 22 dagar för kontinuerliga obemannade operationer."
Företaget har utvecklat egenutvecklad kommando- och kontrollprogramvara som laddas på IUSV-fordonsdatorn. Den använder inbyggda algoritmer för kollisionsdetektering och undvikande för att göra det möjligt för fartyget att navigera självständigt i hamnar och upptagen vattenvägar.
Civila datorer och stora bildskärmar användes för att utrusta kommandocentralen. Tre skärmar visar information från radarn, från den optoelektroniska stationen och allroundkameror och ANC-kontrolloperationer.
"Vi har en högkvalitativ radarbild på skärmen, som också visar spårningsinformation", fortsatte Sun. "Vi är stolta över radarbilden eftersom det ger föraren en mycket bra känsla av IUSV -miljön - operatören har en nästan fullständig känsla av att han är ombord på en riktig båt."
Samtidigt interagerar IUSV -delsystemen via ett lokalt nätverk och styrs av en värddator som utbyter information och skickar datapaket till kuststationen via en radio- eller satellitlänk. Den öppna arkitekturprincipen gör att Zycraft enkelt kan integrera och konfigurera nya funktioner i fartyget, säger Sun.
Värddatorn erbjuder också en separat kollisionsdetekterings- och undvikningsfunktion, som tar emot information från ett automatiskt igenkänningssystem, lidar, radar och bildanordningar och sedan analyserar den. För att förbättra noggrannheten och tillförlitligheten uppdaterades programvaran för att undvika kollisioner 2013-2016.
”I utformningen av programmet för att undvika kollisioner ägnades det mesta av ansträngningen åt plattformens ökade anpassningsförmåga till yttre förhållanden, vilket gör att du kan röra dig i områden med tung trafik, såväl som i öppet vatten utan förarens ingripanden. Internationella regler för att förhindra kollisioner av fartyg till sjöss används som grund för beslutsfattande, men den viktigaste regeln är självbevarelse, tillade han. "Det minsta säkra avståndet avgör ANC: s svar även när det har prioritet för passage."
Fartygsutveckling
Zycraft slutförde den första utvecklingen av Vigilant IUSV i september 2013, varefter Longrunner genomförde 2 000 sjömil under 24 månaders havsförsök i Singapores vatten. Enligt Zycraft deltog enheten i en demonstration för en namnlös flotta och deltog också i flera operationer som varade mer än 48 timmar, inklusive ett sjöprov i maj 2013 på ett avstånd av 150 sjömil.
Företaget har också genomfört ett antal verkliga marina bedömningar av skrovets egenskaper, med tonvikt på skrovets varaktighet, räckvidd och sjövärdighet, med hjälp av Shomari-klassens långdistansfartyg, de besatta IUSV-alternativ som Zycraft erbjuder till rederier i regionen för att bekämpa pirater och materiell och teknisk försörjning.
Shomari -fartyg har samma skrovform som Vigilant IUSV, samma totala deplacement på 16 ton och liknande balansering, vilket gör att företaget kan använda besättningsfartyg som testplattformar.
Sedan 2014 har Shomari LRV genomgått en serie uthållighetstester, inklusive en sju dagars segling på en räckvidd på 1 100 sjömil. LRV klarade också stabilitetstester vid våghöjder på upp till 4 meter, under vilka de nådde en maximal hastighet på 34 knop under full belastning.
Under våren 2017 testade företaget IUSV i Sydkinesiska havet, under vilket det seglade non-stop i 22 dagar med en genomsnittlig hastighet på 6 knop med periodiska accelerationer, som så småningom täckte en total sträcka på 1 900 nautiska mil. Fartyget gick ut för försök med lite över 6000 liter diesel och återvände till hamnen med 2800 liter.
IUSV opererades av två operatörer på land och övervakade fartyget 24 timmar om dygnet, även om företaget också erbjöd en eskortbåt för att lösa eventuella problem.
Det är underförstått att de senaste livstesterna har förstärkt Zycrafts förväntningar på IUSV: s bränsleekonomi, tillförlitligheten hos dess elektronik och mekaniska system. Song sa att dessa uthållighetstester gav data om sensorns och navigationssystemets prestanda under verkliga förhållanden.
"Eftersom IUSV hade möjlighet att observera sjötrafik och andra händelser under testerna under lång tid, kunde vi känna igen tydliga sjöfartsmönster och till och med bevittna flera farliga inflygningar för kommersiella fartyg", - Sun delade, men vägrade att lämna detaljer.
"Det fanns vissa utmaningar, men vi kunde hitta sätt att övervinna dem och optimera realtidskapaciteten för IUSV genom programuppdateringar."
Framtida möjligheter
Företaget lägger stor vikt vid att utöka utbudet av fartyg genom att använda sitt förseglade modulfack för en nyttolast på 3x3x2 meter med en maximal kapacitet på 3 ton.
"Detta fack är speciellt utformat för att rymma en nyttolast som kräver specialiserad hanteringsutrustning", säger Sung. "För att stödja denna mållast kan tillbehör, till exempel elektronikskåp, installeras i det avsedda lastrummet."
I det föreslagna lågkostnadsförbudet mot ubåtsförsvar kommer IUSV att utrustas med ett komplett aktivt / passivt ekolod som levereras av en av Zycrafts teknikpartners. Båten kommer att fungera som en ersättning för plattformen mot ubåt, så att besättningsstridsfartyg kan undvika distraktion och utföra andra uppgifter.
Zycraft har utvecklat YZDDS-920 DDS (dykardetekteringsekolod). Det kompakta ekolodssystemet, 300 mm högt och 425 mm i diameter, kan installeras ombord på Vigilant IUSV, andra ANC- och marinfartyg, eller användas som en stationär enhet för att skydda hamnar eller kustinfrastruktur.
Enligt företaget är DDS konstruerad för att upptäcka dykare med öppna kretsar på avstånd upp till 600 meter och dykare utrustade med regenerativ andningsapparat på avstånd upp till 400 meter i alla riktningar till ett maximalt djup av 50 meter. Systemet innehåller en antennenhet som väger 45 kg, en processorenhet och ett grafiskt användargränssnitt på en bärbar dator. Den kan samtidigt spåra upp till 100 objekt och självständigt utfärda en varningssignal när ett hot upptäcks.
Företaget söker för närvarande en partner för att integrera ekolodssystemet i IUSV, med planer på att genomföra ett nytt långtest inom en snar framtid, med fokus på undervattensforskning och observation. Song noterade att arbetet med att integrera ekolod skulle kunna öppna vägen för införandet av teknik mot ubåtskrigföring i framtiden. Zycraft räknar också med ökad efterfrågan på sök- och räddningsinsatser.
Företaget noterade att IUSV -enheten, utrustad med lämpliga sensorsystem och detektorer för överföring av koordinater i nödsituationer, kan vara ett utmärkt val för länder med långa kustlinjer och stora havsområden.
IUSV -enheten, som är konfigurerad för sökning och räddning, under sådana operationer kan förbli till sjöss under en lång tid, medan en specialdesignad modul gör det möjligt för operatören att fjärr rädda överlevande med en robotarm och bära upp till sju bårar med de skadade.
Patientövervakningsenheter kan integreras i utrustning för att övervaka offrens psykologiska tillstånd och skicka information till kusttjänsten redan innan de anländer till land.
För rekognosering och underrättelseinsamling överväger Zycraft att distribuera off-board sensorer som bundna drönare för långsiktig visuell övervakning. Men anpassade nyttolastmoduler kan distribueras för att uppfylla specifika kundkrav för både civila och militära ändamål.
Företaget vill också komma in på utbildnings- och simuleringsmarknaden, i samband med vilket de påbörjade utvecklingen av ett nytt projekt M75 Unmanned Target Boat. AHK -målet som väger 0,9 ton har en total längd på 5,8 meter, en bredd på 1,6 meter och ett djupgående på 0,33 meter. Båten är utrustad med en utombordsmotor Yamaha F115, som gör att du kan nå en hastighet på 35 knop, en bränsletank med en kapacitet på 220 liter gör att du kan vara till sjöss i upp till 23 timmar med en hastighet av 12 knop eller 5 timmar vid stabila maxhastigheter.
ANK Vigilant IUSV är en del av en liten men expanderande serie av stora förskjutande, mångsidiga obebodda plattformar under utveckling i Asien-Stillahavsområdet.
Bland länderna med ANC-plattformar som är mer än 11 meter långa är Kina och Singapore särskilt anmärkningsvärda och utvecklar respektive JARI multi-task-båt som väger 20 ton (China Shipbuilding Industry Corporation) och 22-tonbåten Venus 16 (ST Engineering), optimerad för min handling.
Stora obemannade ytfartyg erbjuder flottor flera fördelar. Till exempel tenderar större skrov att ha mer nyttolastvolym och bränslekapacitet, vilket ger förare mer flexibilitet och kontrollradie. Större plattformar kan valfritt hanteras för uppgifter som kräver bättre situationsmedvetenhet och komplext beslutsfattande.
På grund av sin stora storlek och förskjutning fungerar dock stora automatiska fartyg som regel från kustbaser, eftersom de för de flesta fartyg, med undantag för universella amfibiefartyg, som har stora landningsbryggor, är för besvärliga och tunga för sjösättning. och lyft. ombord.
