Zycraft, singapurská spoločnosť špecializujúca sa na vývoj a výrobu automatických povrchových lodí (ANC) pre civilné a vojenské aplikácie, pokračuje v zdokonaľovaní prototypu triedy Longrunner triedy ANC Independent Unmanned Surface Vessel (IUSV) Vigilant pridaním nových funkcií.
V marci Zycraft nainštaloval diaľkovo ovládanú požiarnu dýzu a elektrické požiarne čerpadlo spolu s pomocným hardvérom a softvérom na testovanie konceptov diaľkového hasenia požiaru. Samostatné hasiace zariadenie preukázalo svoju schopnosť dodávať vodu do maximálnej vzdialenosti 40 metrov, aj keď spoločnosť plánuje aktualizáciu systému na zvýšenie dosahu.
Požiarna platforma bez posádky je jedným z niekoľkých konceptov, ktoré sa na platforme Longrunner skúmajú, uvádza prezident Zycraft James Sun. Dodal, že ďalšie špecializované možnosti sú v rôznych fázach projektovania alebo výstavby, napríklad: protiponorková vojna, námorný prieskum a sledovanie, mínová akcia a pátranie a záchrana.
„Menšie ANC závisia od nosnej rakety a vhodných metód štartu a obnovy a ako sa systémy vyvíjajú, prevádzkové problémy budú pretrvávať, najmä na otvorenom mori. Navyše zvýšenie doletu zníži užitočné zaťaženie ANC a zvýši náklady na nosnú raketu. So zapojeným konceptom IUSV flotily tiež nemusia stavať väčšie lode iba na prepravu menších ANC, namiesto toho sa môžu spoľahnúť na väčšiu nosnosť IUSV a inherentnú dlhú dobu plavby na prepravu požadovaného cieľového vybavenia … vojnové lode by sa mali zamerať na to, kde sú to nepriateľské lode a nie sú zaťažené správou malého ANC. “
"Po opustení svojej základne môže IUSV ísť do oblasti operácie a potom tam dlho zostať, pričom na predĺženie pobytu na mori potrebuje iba zriedkavé tankovanie."
pridal.
Stavba a elektráreň
Podľa Zycraft bol Vigilant IUSV od začiatku navrhnutý ako neobývaná platforma, takže konečný produkt bolo možné ľahko optimalizovať pre rôzne úlohy, na rozdiel od zdokonaľovania tradičných lodí alebo lodí. Môže byť však obývaný voliteľne, v tandemovom kormidelni môžu byť umiestnení až dvaja operátori sediaci na odpružených sedadlách SHOXS, ktoré štandardne absorbujú nárazy.
Stavba sa začala začiatkom roku 2010, pričom v októbri 2011 bola spustená olovená loď Longrunner. Celá línia je založená na ľahkom trupu s dĺžkou 16,5 metra a šírkou 3,6 metra, s prázdnou hmotnosťou asi 8500 kg a celkovým výtlakom 16 000 kg vrátane užitočného zaťaženia a 7 000 kg paliva.
Telo Longrunner má vysoký pomer predĺženia, ktorý znižuje prietokový odpor. Je vyrobený z patentovaného kompozitu uhlíkových vlákien zosilneného uhlíkovými nanorúrkami spoločnosti Arovex. Podľa Zycraft je trup o 40% pevnejší a 75% ľahší ako trup podobnej veľkosti vyrobený z tradičného námorného hliníka alebo sklolaminátu, čo umožňuje ANC dosahovať vysoké rýchlosti bez potreby veľkých, ťažkých motorov. Kombinácia ľahkého trupu a nízkoobjemových motorov umožňuje väčšiu nosnosť a palivo na palube, čím sa zvyšuje cestovný dosah a schopnosti.
Vigilant IUSV má maximálnu rýchlosť 40 uzlov a dobu plavby viac ako 30 dní, podľa špecifikácie poskytnutej spoločnosťou, s cestovným dosahom až 1 500 námorných míľ v štandardnej konfigurácii pri ekonomickej rýchlosti 12 uzlov.
"Veríme, že dĺžka plavby je kľúčovou charakteristikou ANC, pretože vozidlo musí počas nasadenia dlhší čas pozorovať nízke rýchlosti," povedal Song. "Maximálna rýchlosť 40 uzlov je pre ANC celkom adekvátna, pretože plavidlo tejto veľkosti s vyššími rýchlosťami nemožno efektívne používať s výškou vlny viac ako meter."
ANK je vybavený dvoma preplňovanými naftovými motormi Yanmar 6LY3-ETP s objemom 5,8 litra a suchou hmotnosťou 640 kg, ktoré generujú celkový výkon 960 koní. Motory sú spojené prevodovkou ZF Marine ZF 280-1 s zadnými pohonmi Konrad Marine 680 s protibežnými koaxiálnymi vrtuľami, ktoré boli špeciálne vybrané pre svoju schopnosť poskytovať optimálnu účinnosť v rozsahu rýchlostí až 40 uzlov.
"Máme skúsenosti aj so systémom priameho pohonu Arneson ASD10 vybaveným päťlistými vrtuľami Rolla v lodi s podobným tvarom trupu," vysvetlil Sun. "Obe konfigurácie poskytujú dobrú palivovú úspornosť, najmä počas hliadkových operácií s nízkou rýchlosťou, ktoré sú jednou z primárnych misií ANC."
S takýmto pohonným systémom máme spotrebu paliva asi 10-15 litrov za hodinu pri rýchlosti 6 uzlov za priaznivých podmienok, to znamená, že čas plavby sa výrazne zvyšuje s existujúcim objemom palivových nádrží. “
Sada vybavenia
Zariadenie Vigilant 1USV je vybavené súpravou senzorov, ktorá obsahuje systém automatického rozpoznávania, strešnú optoelektronickú monitorovaciu stanicu Current Corporation Night Navigator 3 a stožiarový radar Simrad Broadband 4G s deklarovaným dosahom detekcie 36 námorných míľ, ako aj stabilizované všetky -okrúhle kamery.
Prieskumná elektrooptická stanica obsahuje nechladenú termokameru s vysokým rozlíšením s veľkosťou matice 640x480 a dvojitým zorným poľom 20 ° a 6,8 °, ako aj 3x optický zoom a 12x digitálny kontinuálny zoom; prevodník nočného obrazu s vysokým rozlíšením so zorným poľom 20 ° a nepretržitým digitálnym zväčšením 12x; denná kamera s vysokým rozlíšením s rozlíšením 1080i / 720p a zorným poľom od 50 ° do 5,4 °, optický zoom 10x a digitálny zoom 12x.
360 ° priestorový systém sa medzitým skladá zo šiestich 4-megapixelových kamier AXIS Communications Q16 s nízkym osvetlením so snímkovými frekvenciami až 120 snímok za sekundu, ktoré sú navzájom prepojené. Kamery sú umiestnené v samočistiacom module, ktorý pomocou vzduchových trysiek čistí šošovky a zaisťuje vynikajúcu viditeľnosť za všetkých poveternostných podmienok, uviedol Sun.
„Video je stabilizované softvérovými algoritmami, takže výstupný obraz zostáva stabilný, aj keď sa IUSV pohybuje. To uľahčuje detekciu predmetov. Softvér používame na okamžité automatické zväčšenie obrazu objektu, aby sme znížili záťaž pre operátora. “
Napájanie na palube zabezpečuje 12 kW generátor od Fischer Panda, zatiaľ čo 5 kW generátor dodáva dodatočnú energiu pre funkčné systémy a zaisťuje nepretržitú prevádzku v prípade poruchy hlavného generátora.
IUSV je vybavený gyroskopickým stabilizátorom Seakeeper Model 7000A určeným na stabilizáciu lodí s celkovou hmotnosťou 15 až 25 ton. Podľa špecifikácie môže model 7000 A s rozmermi 910x990x710 mm a hmotnosťou 455 kg poskytnúť tlmiaci moment až 15 000 Nm a kompenzovať kinetický moment až 7 000 Nm / s. Na jeho úplnú propagáciu je potrebných 45 minút (aj keď môže dosiahnuť prevádzkové režimy približne 20 minút po zapnutí) a výkon 3 000 W, v stabilnom režime je výkon 1 500-2 000 W a 8 l / min morskej vody. potrebné na chladenie.
Song poznamenal, že tieto stabilizačné systémy sa obvykle používajú v námorných plavidlách s posádkou na zníženie amplitúdy valenia a zlepšenie pohodlia posádky a cestujúcich, aj keď ponúkajú významné výhody pre neobývané platformy. Stabilný ANC môže napríklad pomôcť optimalizovať výstup a sledovať výkon optočlenov a radarov na vyšších hladinách mora.
"V skutočnosti odstraňuje rolku, čím sa výrazne zvyšuje schopnosť radarov a optoelektronických zariadení na úkor zvýšenej stability," vysvetlil. "Pretože loď pravdepodobne používa satelitný systém na komunikáciu nad horizontom, klapka Seakeeper tiež pomáha zvýšiť spoľahlivosť spojenia znížením zaťaženia stabilizačného subsystému satelitného komunikačného systému."
Navyše každý ANC vykonávajúci ponorkové ovládanie alebo odmínovacie misie sa musí nevyhnutne pohybovať pomaly a počas zostupu a návratu cieľového nákladu potrebuje dobrú stabilizáciu. IUSV teraz môže fungovať vo výrazne vyšších morských podmienkach. Zistili sme, že aj stacionárny IUSV sa pri dopade na stranu vlny s výškou 1,5 metra správa relatívne pokojne, pretože jednoducho stúpa a klesá hladko, čo by bez stabilizačného systému nebolo možné. “
Velenie a ovládanie
Longrunner sa zvyčajne ovláda z vyhradeného veliteľského centra umiestneného v zariadení Zycraft v západnom Singapure. IUSV je možné ovládať pomocou štandardných širokopásmových rádií alebo mobilných modemov, zatiaľ čo satelitný komunikačný systém Cobham SAILOR500 FleetBroadBand500 (FBB500) s pásmom L podporuje operácie nad horizontom za každého počasia.
"S jedinou anténou sú všetky ovládacie prvky a súbory údajov šifrované a prenášané medzi ANC a pobrežnou stanicou," vysvetlil Sun. "Priepustnosť kanála prenosu údajov umožňuje bez oneskorenia prenos radarového obrazu, snímok z optoelektronickej stanice a všetkých kamier, informácií o systéme automatického rozpoznávania a parametroch samotného člna."
"Adaptívne obmedzenie šírky pásma sa používa na riadenie komunikácie, aby bolo pripojenie spoľahlivé," dodal. „Súčasné riešenie kontroly nad horizontom vozidla bolo testované v rozšírených pokusoch v rokoch 2013 a 2017, keď bol IUSV nasadený na 22 dní na nepretržitú prevádzku bez posádky.“
Spoločnosť vyvinula patentovaný riadiaci a riadiaci softvér, ktorý je načítaný do palubného počítača IUSV. Využíva vstavané algoritmy detekcie a vyhýbania sa kolíziám, ktoré umožňujú plavidlu autonómnu plavbu v prístavoch a rušných vodných cestách.
Na vybavenie riadiaceho centra boli použité civilné počítače a veľké displeje. Tri displeje zobrazujú informácie z radaru, z optoelektronickej stanice a všestranných kamier a riadiacich operácií ANC.
"Na displeji máme vysokokvalitný radarový obraz, ktorý tiež zobrazuje informácie o sledovaní," pokračoval Sun. „Sme hrdí na radarový obraz, pretože dáva operátorovi veľmi dobrý pocit z prostredia IUSV - operátor má takmer úplný pocit, že je na palube skutočnej lode.“
Medzitým subsystémy IUSV interagujú prostredníctvom lokálnej siete a sú riadené hostiteľským počítačom, ktorý si vymieňa informácie a odosiela dátové pakety pobrežnej stanici prostredníctvom rádiového alebo satelitného spojenia. Princíp otvorenej architektúry umožňuje spoločnosti Zycraft ľahko integrovať a konfigurovať nové možnosti do plavidla, uviedol Sun.
Hostiteľský počítač tiež ponúka samostatnú funkciu detekcie a vyhýbania sa kolíziám, ktorá prijíma informácie zo systému automatického rozpoznávania, lidarov, radarov a zobrazovacích zariadení a potom ich analyzuje. Na zvýšenie presnosti a spoľahlivosti bol v rokoch 2013-2016 aktualizovaný softvér na predchádzanie zrážkam.
"Pri návrhu programu na predchádzanie kolíziám bola väčšina úsilia vynaložená na zvýšenú adaptabilitu platformy na vonkajšie podmienky, čo vám umožní pohybovať sa v oblastiach s hustou premávkou, ako aj na otvorenej vode bez zásahu operátora." Medzinárodné pravidlá na predchádzanie zrážkam lodí na mori slúžia ako základ pre rozhodovanie, ale najdôležitejším pravidlom je sebazáchrana, dodal. "Minimálna bezpečná vzdialenosť určuje odpoveď ANC, aj keď má prioritu prechodu."
Vývoj lodí
Zycraft dokončil počiatočný vývoj Vigilant IUSV v septembri 2013, potom Longrunner absolvoval 2 000 námorných míľ za 24 mesiacov námorných skúšok vo vodách Singapuru. Podľa Zycrafta sa jednotka zúčastnila ukážky pre nemenovanú flotilu a zúčastnila sa aj niekoľkých operácií, ktoré trvali viac ako 48 hodín, vrátane námornej skúšky v máji 2013 na vzdialenosť 150 námorných míľ.
Spoločnosť taktiež vykonala množstvo skutočných námorných posúdení vlastností trupu s dôrazom na trvanie plavby, dosah a spôsobilosť plavby na konštrukciu trupu, pričom pomocou plavidiel s dlhým doletom triedy Shomari ponúka možnosti posádky IUSV, ktoré Zycraft ponúka. lodným spoločnostiam v regióne na boj proti pirátom a materiálno -technickým zásobovaním.
Lode Shomari majú rovnaký tvar trupu ako Vigilant IUSV, rovnaký celkový výtlak 16 ton a podobné vyvažovanie, čo umožňuje spoločnosti používať ako testovacie plošiny plavidlá s posádkou.
Od roku 2014 prešli Shomari LRV sériou vytrvalostných testov vrátane sedemdňovej plavby na vzdialenosť 1 100 námorných míľ. LRV tiež prešli testami stability vo výškach vĺn až 4 metre, počas ktorých pri maximálnom zaťažení dosiahli maximálnu rýchlosť 34 uzlov.
Na jar 2017 spoločnosť testovala IUSV v Juhočínskom mori, počas ktorého plavila nepretržite 22 dní priemernou rýchlosťou 6 uzlov s pravidelným zrýchľovaním a nakoniec prekonala celkovú vzdialenosť 1 900 námorných míľ. Plavidlo vyšlo na skúšky s niečo vyše 6 000 litrami motorovej nafty a vrátilo sa do prístavu s 2 800 litrami.
IUSV prevádzkovali dvaja operátori na pevnine a monitorovali plavidlo 24 hodín denne, hoci spoločnosť poskytla aj sprievodný čln na vyriešenie akýchkoľvek problémov, ktoré sa objavili.
Rozumie sa, že nedávne testy životnosti posilnili očakávania spoločnosti Zycraft týkajúce sa spotreby paliva IUSV, spoľahlivosti jeho elektroniky a mechanických systémov. Song uviedol, že tieto testy vytrvalosti poskytli údaje o výkonnosti senzorov a navigačných systémov v skutočných podmienkach.
"Pretože IUSV mal počas testov možnosť dlho pozorovať námornú dopravu a ďalšie udalosti, boli sme schopní rozpoznať jasné vzorce prepravy a dokonca sme boli svedkami niekoľkých nebezpečných prístupov komerčných plavidiel,"
- Sun zdieľal, ale odmietol poskytnúť podrobnosti.
„Vyskytli sa určité výzvy, ale dokázali sme nájsť spôsoby, ako ich prekonať a optimalizovať možnosti IUSV v reálnom čase prostredníctvom aktualizácií softvéru.“
Budúce príležitosti
Spoločnosť venuje veľkú pozornosť rozšíreniu rozsahu úloh plavidla tým, že používa jeho uzavretý modulárny priestor pre užitočné zaťaženie 3x3x2 metre s maximálnou nosnosťou 3 tony.
"Tento priestor je špeciálne navrhnutý tak, aby pojal užitočné zaťaženie, ktoré vyžaduje špeciálne manipulačné zariadenie," povedal Sung. "Na podporu tohto cieľového zaťaženia môže byť do určeného nákladného priestoru nainštalované pomocné zariadenie, ako napríklad skrine elektroniky."
V navrhovanej lacnej koncepcii protiponorkovej obrany bude IUSV vybavený kompletným aktívnym / pasívnym sonarom dodávaným jedným z technologických partnerov Zycraft. Čln bude fungovať ako náhrada protiponorkovej platformy, čo umožní bojovým lodiam s posádkou vyhnúť sa rušeniu a vykonávať ďalšie úlohy.
Spoločnosť Zycraft vyvinula YZDDS-920 DDS (sonar na detekciu potápačov). Kompaktný sonarový systém s výškou 300 mm a priemerom 425 mm je možné nainštalovať na palubu Vigilant IUSV, iných ANC a námorných plavidiel alebo použiť ako stacionárne zariadenie na ochranu prístavov alebo pobrežnej infraštruktúry.
Podľa spoločnosti je DDS určený na detekciu potápačov s otvoreným okruhom na vzdialenosti až 600 metrov a potápačov vybavených regeneračným dýchacím prístrojom na vzdialenosti až 400 metrov vo všetkých smeroch do maximálnej hĺbky 50 metrov. Systém obsahuje anténnu jednotku s hmotnosťou 45 kg, procesorovú jednotku a grafické užívateľské rozhranie na prenosnom počítači. Dokáže súčasne sledovať až 100 objektov a pri detekcii hrozby nezávisle vydávať varovný signál.
Spoločnosť v súčasnej dobe hľadá partnera na integráciu sonarového systému do IUSV, pričom v blízkej budúcnosti plánuje vykonať ďalší dlhý test plavby so zameraním na podmorský výskum a pozorovanie. Song poznamenal, že práca na integrácii sonaru by mohla v budúcnosti otvoriť cestu pre zavedenie protiponorkových vojnových technológií. Zycraft taktiež očakáva zvýšený dopyt po pátracích a záchranných operáciách.
Spoločnosť poznamenala, že zariadenie IUSV vybavené príslušnými senzorovými systémami a detektormi na prenos súradníc v núdzových situáciách by mohlo byť vynikajúcou voľbou pre krajiny s dlhým pobrežím a rozsiahlymi morskými oblasťami.
Zariadenie IUSV, nakonfigurované na pátranie a záchranu, počas takýchto operácií môže zostať na mori dlho, zatiaľ čo špeciálne navrhnutý modul umožňuje operátorovi diaľkovo zachrániť tých, ktorí prežili, pomocou robotického ramena a nosiť so sebou až sedem nosidiel so zranenými.
Zariadenia na monitorovanie pacientov môžu byť začlenené do zariadenia na monitorovanie psychologického stavu obetí a odosielanie informácií pobrežnej službe ešte pred príchodom na breh.
Pokiaľ ide o prieskum a zhromažďovanie spravodajských informácií, Zycraft zvažuje nasadenie off-board senzorov, ako sú uviazané drony, na dlhodobé vizuálne sledovanie. Moduly užitočného zaťaženia je však možné nasadiť tak, aby spĺňali špecifické požiadavky zákazníkov na civilné aj vojenské účely.
Spoločnosť chce tiež vstúpiť na trh školenia a simulácie, v súvislosti s ktorým začali s vývojom nového projektu M75 Unmanned Target Boat. Terč AHK s hmotnosťou 0,9 tony má celkovú dĺžku 5,8 metra, šírku 1,6 metra a ponor 0,33 metra. Loď je vybavená prívesným motorom Yamaha F115, ktorý vám umožňuje dosiahnuť rýchlosť 35 uzlov, palivová nádrž s objemom 220 litrov vám umožní byť na mori až 23 hodín pri rýchlosti 12 uzlov alebo 5 hodiny pri stabilných maximálnych rýchlostiach.
ANK Vigilant IUSV je súčasťou malej, ale rozširujúcej sa série všestranných neobývaných platforiem s veľkým výtlakom, ktoré sa vyvíjajú v ázijsko-tichomorskom regióne.
Z krajín s platformami ANC dlhými viac ako 11 metrov sú pozoruhodné predovšetkým Čína a Singapur, ktoré vyvíjajú viacúlohový čln JARI s hmotnosťou 20 ton (China Shipbuilding Industry Corporation) a 22-tonový čln Venus 16 (ST Engineering), optimalizovaný pre moja akcia.
Veľké bezpilotné plavidlá ponúkajú flotilám niekoľko výhod. Napríklad väčšie trupy majú zvyčajne väčší objem užitočného zaťaženia a kapacitu paliva, čo poskytuje operátorom väčšiu flexibilitu a polomer ovládania. Väčšie platformy je možné voliteľne spravovať pre úlohy, ktoré vyžadujú lepšie situačné povedomie a komplexné rozhodovanie.
Vzhľadom na svoju veľkú veľkosť a výtlak však veľké automatické lode spravidla pôsobia z pobrežných základní, pretože pre väčšinu lodí, s výnimkou univerzálnych obojživelných lodí, ktoré majú veľké pristávacie doky, sú príliš ťažkopádne a ťažké na spustenie a zdvíhanie. na palube.
