Společnost Zycraft, singapurská společnost specializující se na konstrukci a výrobu automatických povrchových člunů (ANC) pro civilní a vojenské aplikace, pokračuje ve vylepšování prototypu třídy Longrunner třídy ANC Independent Unmanned Surface Vessel (IUSV) Vigilant přidáním nových schopností.
V březnu společnost Zycraft nainstalovala dálkově ovládanou požární trysku a elektrickou požární pumpu spolu s pomocným hardwarem a softwarem k testování konceptů dálkového hašení. Samostatné hasicí zařízení prokázalo svou schopnost dodávat vodu na maximální vzdálenost 40 metrů, přestože společnost plánuje upgradovat systém tak, aby se dojezd zvýšil.
Podle prezidenta Zycraft Jamese Suna je palebná platforma bez posádky jedním z několika konceptů zkoumaných na platformě Longrunner. Dodal, že další specializované možnosti jsou v různých fázích návrhu nebo stavby, například: protiponorková válka, námořní průzkum a sledování, důlní akce a pátrání a záchrana.
"Menší ANC jsou závislí na nosné raketě a vhodných metodách spuštění a obnovy a jak se systémy vyvíjejí, provozní problémy budou přetrvávat, zejména na širém moři." Kromě toho zvýšení doletu snižuje užitečné zatížení ANC a zvyšuje náklady na nosnou raketu. Se zapojeným konceptem IUSV flotily také nemusí stavět větší lodě jen pro přepravu menších ANC, místo toho se mohou spolehnout na větší nosnost IUSV a inherentní dlouhou dobu plavby, aby mohly nést požadované cílové vybavení … válečné lodě by se měly zaměřit na to, kde jsou to nepřátelské lodě a nenechají se zatěžovat řízením malého ANC. “
„Poté, co IUSV opustí svou základnu, může odejít do oblasti operace a poté tam zůstat po dlouhou dobu, přičemž potřebuje pouze občasné tankování, aby se prodloužila doba pobytu na moři,“
přidal.
Stavba a elektrárna
Podle Zycraft byl Vigilant IUSV od samého počátku navržen jako neobydlená platforma, takže konečný produkt mohl být snadno optimalizován pro různé úkoly, na rozdíl od zdokonalování tradičních lodí nebo lodí. Může však být volitelně obýván, tandemová kormidelna pojme až dva operátory, kteří jsou usazeni na odpružených sedadlech SHOXS standardních vojenských tlumičů.
Stavba byla zahájena na začátku roku 2010, kdy byla v říjnu 2011 zahájena hlavní loď Longrunner. Celá řada vychází z lehkého trupu 16,5 metru dlouhého a 3,6 metru širokého, s prázdnou hmotností asi 8500 kg a celkovým výtlakem 16000 kg, včetně užitečného zatížení a 7000 kg paliva.
Tělo Longrunner má vysoký poměr prodloužení, což snižuje odpor proudění. Je vyroben z patentovaného kompozitu uhlíkových vláken vyztuženého uhlíkovými nanotrubičkami Arovex. Podle Zycraft je trup o 40% pevnější a 75% lehčí než trup podobné velikosti vyrobený z tradičního námořního hliníku nebo sklolaminátu, což umožňuje ANC dosáhnout vysokých rychlostí bez potřeby velkých, těžkých motorů. Kombinace lehkého trupu a nízkoobjemových motorů umožňuje přepravovat na palubě větší užitečné zatížení a palivo, což zvyšuje cestovní dosah a schopnosti.
Vigilant IUSV má maximální rychlost 40 uzlů a dobu plavby více než 30 dní, podle specifikace poskytnuté společností, s cestovním dosahem až 1 500 námořních mil ve standardní konfiguraci při ekonomické rychlosti 12 uzlů.
"Věříme, že doba plavby je klíčovou charakteristikou ANC, protože vozidlo musí během nasazení pozorovat delší dobu při nízkých rychlostech," řekl Song. "Maximální rychlost 40 uzlů je pro ANC zcela dostačující, protože plavidlo této velikosti s vyššími rychlostmi nelze efektivně využívat s výškou vln nad metr."
ANK je vybaven dvěma přeplňovanými vznětovými motory Yanmar 6LY3-ETP o objemu 5,8 litru a suchou hmotností 640 kg, které generují celkový výkon 960 koní. Motory jsou spojeny přes převodovku ZF Marine ZF 280-1 se zadními pohony Konrad Marine 680 s protiběžnými koaxiálními vrtulemi, které byly speciálně vybrány pro svou schopnost poskytovat optimální účinnost v rozsahu rychlostí až 40 uzlů.
"Máme také zkušenosti se systémem přímého pohonu Arneson ASD10 vybaveným pětilistými vrtulemi Rolla v lodi s podobným tvarem trupu," vysvětlil Sun. "Obě konfigurace poskytují dobrou palivovou účinnost, zejména během hlídkových operací při nízké rychlosti, které jsou jednou z hlavních misí ANC."
S takovým pohonným systémem máme spotřebu paliva asi 10–15 litrů za hodinu při rychlosti 6 uzlů za příznivých podmínek, to znamená, že se doba plavby výrazně zvyšuje se stávajícím objemem palivových nádrží. “
Sada vybavení
Zařízení Vigilant 1USV je vybaveno sadou snímačů, která obsahuje systém automatického rozpoznávání, střešní optoelektronickou sledovací stanici Current Corporation Night Navigator 3 a stožárový radar Simrad Broadband 4G s deklarovaným detekčním dosahem 36 námořních mil, jakož i stabilizované všechny -prostorové kamery.
Průzkumná elektrooptická stanice obsahuje nechlazenou termokameru s vysokým rozlišením s velikostí matice 640x480 a dvojitým zorným polem 20 ° a 6, 8 °, dále 3x optický zoom a 12x digitální kontinuální zoom; konvertor nočního obrazu s vysokým rozlišením se zorným polem 20 ° a souvislým digitálním zvětšením 12x; denní kamera s vysokým rozlišením s rozlišením 1080i / 720p a zornými poli od 50 ° do 5,4 °, optický zoom 10x a digitální zoom 12x.
360 ° prostorový systém se skládá ze šesti 4MP fotoaparátů AXIS Communications Q16 pro nízké osvětlení s frekvencí snímků až 120 snímků za sekundu, propojených dohromady. Kamery jsou umístěny v samočistícím modulu, který pomocí vzduchových trysek čistí čočky a zajišťuje vynikající viditelnost za všech povětrnostních podmínek, řekl Sun.
"Video je stabilizováno softwarovými algoritmy, takže výstupní obraz zůstává stabilní, i když se IUSV pohybuje." To usnadňuje detekci objektů. Software používáme k okamžitému automatickému zvětšení obrazu objektu, abychom snížili zátěž pro operátora. “
Napájení na palubě zajišťuje 12 kW generátor od Fischer Panda, zatímco 5 kW generátor poskytuje další energii pro funkční systémy a zajišťuje nepřetržitý provoz v případě poruchy hlavního generátoru.
IUSV je vybaven gyroskopickým stabilizátorem Seakeeper Model 7000A určeným ke stabilizaci lodí o celkové hmotnosti 15 až 25 tun. Podle specifikace může model 7000 A s rozměry 910x990x710 mm a hmotností 455 kg poskytovat tlumicí moment až 15 000 Nm a kompenzovat kinetický moment až 7 000 Nm / s. Pro jeho plnou propagaci je vyžadováno 45 minut (i když může dosáhnout provozních režimů přibližně 20 minut po zapnutí) a výkon 3 000 W, ve stabilním režimu je výkon 1 500–2 000 W a 8 l / min mořské vody nutné pro chlazení.
Song poznamenal, že takové stabilizační systémy se obvykle používají v námořních plavidlech s posádkou ke snížení amplitudy náklonu a zlepšení komfortu posádky a cestujících, přestože nabízejí značné výhody pro neobydlené platformy. Stabilní ANC může například pomoci optimalizovat výstup a sledovat výkon optočlenů a radarů na vyšších hladinách moře.
"Ve skutečnosti odstraní náklon, čímž se výrazně zvýší možnosti radarových a optoelektronických zařízení na úkor zvýšené stability," vysvětlil. "Vzhledem k tomu, že loď pravděpodobně používá satelitní systém pro komunikaci nad horizontem, tlumič Seakeeper také pomáhá zvýšit spolehlivost spojení snížením zatížení stabilizačního subsystému satelitního komunikačního systému."
Navíc každý ANC provádějící ponorkové řízení nebo odmínovací mise se musí nutně pohybovat pomalu a během sestupu a návratu cílového nákladu potřebuje dobrou stabilizaci. IUSV nyní může fungovat za výrazně vyšších mořských podmínek. Zjistili jsme, že i stacionární IUSV se při nárazu na stranu vlny o výšce 1,5 metru chová relativně klidně, protože prostě stoupá a klesá hladce, což by bez stabilizačního systému nebylo možné. “
Velení a ovládání
Longrunner se obvykle ovládá z vyhrazeného velitelského centra umístěného v zařízení Zycraft v západním Singapuru. IUSV lze provozovat pomocí standardních širokopásmových rádií nebo mobilních modemů, zatímco satelitní pásmový komunikační systém Cobham SAILOR500 FleetBroadBand500 (FBB500) L podporuje pásmo za každého počasí.
"S jedinou anténou jsou všechny ovládací prvky a datové sady šifrovány a předávány mezi ANC a pobřežní stanicí," vysvětlil Sun. "Propustnost kanálu pro přenos dat umožňuje bez zpoždění přenášet radarový obraz, snímky z optoelektronické stanice a všech kamer, informace o systému automatického rozpoznávání a parametrech samotného člunu."
"Adaptivní omezení šířky pásma se používá k řízení komunikace, aby spojení zůstalo spolehlivé," dodal. „Současné řešení ovládání vozidla nad horizontem bylo testováno v rozšířených pokusech v letech 2013 a 2017, kdy byl IUSV nasazen na 22 dní pro nepřetržitý bezpilotní provoz.“
Společnost vyvinula proprietární software pro řízení a řízení, který je načten do palubního počítače IUSV. Využívá vestavěné algoritmy detekce a vyhýbání se kolizím, které plavidlu umožňují autonomní plavbu v přístavech a rušných vodních cestách.
K vybavení velitelského centra byly použity civilní počítače a velké displeje. Tři obrazovky zobrazují informace z radaru, z optoelektronické stanice a všestranných kamer a řídících operací ANC.
"Na displeji máme vysoce kvalitní radarový obraz, který také zobrazuje informace o sledování," pokračoval Sun. „Jsme hrdí na radarový obraz, protože dává operátorovi velmi dobrý pocit z prostředí IUSV - operátor má téměř úplný pocit, že je na palubě skutečné lodi.“
Mezitím subsystémy IUSV interagují prostřednictvím místní sítě a jsou řízeny hostitelským počítačem, který si vyměňuje informace a odesílá datové pakety pobřežní stanici prostřednictvím rádiového nebo satelitního spojení. Princip otevřené architektury umožňuje Zycraft snadno integrovat a konfigurovat nové funkce do plavidla, řekl Sun.
Hostitelský počítač také nabízí samostatnou funkci detekce a vyhýbání se kolizím, která přijímá informace ze systému automatického rozpoznávání, lidaru, radaru a zobrazovacích zařízení a poté je analyzuje. Aby se zlepšila přesnost a spolehlivost, byl v letech 2013-2016 aktualizován software pro zamezení kolizím.
"Při návrhu programu pro zamezení kolizím byla většina úsilí věnována zvýšené adaptabilitě platformy na vnější podmínky, což vám umožňuje pohyb v oblastech s hustým provozem i na otevřené vodě bez zásahu obsluhy." Jako základ pro rozhodování se používají mezinárodní pravidla pro předcházení srážkám lodí na moři, ale nejdůležitějším pravidlem je sebezáchova, dodal. „Minimální bezpečná vzdálenost určuje reakci ANC, i když má prioritu průjezdu.“
Vývoj lodi
Zycraft dokončil počáteční vývoj Vigilant IUSV v září 2013, poté Longrunner absolvoval 2 000 námořních mil za 24 měsíců námořních zkoušek ve vodách Singapuru. Podle Zycraft se jednotka zúčastnila demonstrace pro nejmenovanou flotilu a zúčastnila se také několika operací trvajících více než 48 hodin, včetně námořního testu v květnu 2013 na vzdálenost 150 námořních mil.
Společnost také provedla řadu skutečných námořních hodnocení vlastností trupu s důrazem na délku plavby, dolet a způsobilost plavidla k návrhu trupu, s využitím plavidel dlouhého doletu třídy Shomari, možností IUSV s posádkou, které Zycraft nabízí lodním společnostem v regionu v boji proti pirátům a materiálním a technickým dodávkám.
Lodě Shomari mají stejný tvar trupu jako Vigilant IUSV, stejný celkový výtlak 16 tun a podobné vyvažování, což společnosti umožňuje používat posádková plavidla jako testovací platformy.
Od roku 2014 prošly Shomari LRV sérií vytrvalostních testů, včetně sedmidenní plavby na vzdálenost 1100 námořních mil. LRV také prošly testy stability ve výškách vln až 4 metry, během kterých dosáhly maximální rychlosti 34 uzlů při plném zatížení.
Na jaře 2017 společnost testovala IUSV v Jihočínském moři, během kterého nepřetržitě plula 22 dní průměrnou rychlostí 6 uzlů s periodickým zrychlováním a nakonec urazila celkovou vzdálenost 1 900 námořních mil. Plavidlo vyrazilo na zkoušky s něco málo přes 6000 litry nafty a vrátilo se do přístavu s 2 800 litry.
IUSV provozovali dva operátoři na pevnině a monitorovali plavidlo 24 hodin denně, ačkoli společnost také poskytla doprovodný člun k vyřešení všech vzniklých problémů.
Rozumí se, že nedávné testy životnosti posílily očekávání společnosti Zycraft na spotřebu paliva IUSV, spolehlivost jeho elektroniky a mechanických systémů. Song uvedl, že tyto testy odolnosti poskytly údaje o výkonu senzorů a navigačních systémů v reálných podmínkách.
"Jelikož IUSV měl během testů možnost dlouhodobě sledovat námořní provoz a další události, byli jsme schopni rozpoznat jasné způsoby přepravy a dokonce jsme byli svědky několika nebezpečných přístupů komerčních plavidel,"
- Sun sdílel, ale odmítl poskytnout podrobnosti.
„Byly určité výzvy, ale dokázali jsme najít způsoby, jak je překonat, a optimalizovat schopnosti IUSV v reálném čase prostřednictvím aktualizací softwaru.“
Budoucí příležitosti
Společnost věnuje velkou pozornost rozšiřování rozsahu úkolů pro plavidlo pomocí svého uzavřeného modulárního oddílu pro užitečné zatížení 3x3x2 metry s maximální kapacitou 3 tuny.
"Tento oddíl je speciálně navržen tak, aby pojal užitečné zatížení, které vyžaduje speciální manipulační zařízení," řekl Sung. "Na podporu tohoto cílového zatížení lze do určeného nákladového prostoru instalovat pomocné vybavení, jako jsou skříně elektroniky."
V navrhovaném levném konceptu protiponorkové obrany bude IUSV vybaven kompletním aktivním / pasivním sonarem dodávaným jedním z technologických partnerů Zycraft. Člun bude fungovat jako náhrada protiponorkové platformy, což umožní bojovým lodím s posádkou vyhnout se rozptýlení a plnit další úkoly.
Zycraft vyvinul YZDDS-920 DDS (sonar pro detekci potápěče). Kompaktní sonarový systém o výšce 300 mm a průměru 425 mm lze nainstalovat na palubu Vigilant IUSV, jiných ANC a námořních plavidel nebo použít jako stacionární zařízení k ochraně přístavů nebo pobřežní infrastruktury.
Podle společnosti je DDS navržen tak, aby detekoval potápěče s otevřeným okruhem na vzdálenost až 600 metrů a potápěče vybavené regeneračním dýchacím přístrojem na vzdálenost až 400 metrů ve všech směrech do maximální hloubky 50 metrů. Systém obsahuje anténní jednotku o hmotnosti 45 kg, procesorovou jednotku a grafické uživatelské rozhraní na notebooku. Může současně sledovat až 100 objektů a při detekci ohrožení nezávisle vydávat varovný signál.
Společnost v současné době hledá partnera pro integraci sonarového systému do IUSV s plány provést v blízké budoucnosti další dlouhý test plavby se zaměřením na podvodní výzkum a pozorování. Song poznamenal, že práce na integraci sonaru by mohla v budoucnu otevřít cestu pro zavedení protiponorkových válečných technologií. Zycraft také očekává zvýšenou poptávku po pátracích a záchranných operacích.
Společnost poznamenala, že zařízení IUSV vybavené příslušnými senzorovými systémy a detektory pro přenos souřadnic v nouzových situacích by mohlo být vynikající volbou pro země s dlouhým pobřežím a rozsáhlými mořskými oblastmi.
Zařízení IUSV, nakonfigurované pro vyhledávání a záchranu, během takových operací může zůstat na moři po dlouhou dobu, zatímco speciálně navržený modul umožňuje operátorovi vzdáleně zachraňovat přeživší pomocí robotické paže a nosit až sedm nosítek se zraněnými.
Zařízení pro sledování pacientů mohou být začleněna do zařízení pro monitorování psychologického stavu obětí a odesílání informací pobřežní službě ještě před příjezdem na břeh.
Pro průzkum a shromažďování zpravodajských informací Zycraft zvažuje nasazení off-board senzorů, jako jsou upoutané drony, pro dlouhodobé vizuální sledování. Vlastní moduly užitečného zatížení však lze nasadit tak, aby splňovaly specifické požadavky zákazníků pro civilní i vojenské účely.
Společnost chce také vstoupit na trh školení a simulací, v souvislosti s nimiž zahájila vývoj nového projektu M75 Unmanned Target Boat. Terč AHK o hmotnosti 0,9 tuny má celkovou délku 5,8 metru, šířku 1,6 metru a ponor 0,33 metru. Člun je vybaven přívěsným motorem Yamaha F115, který vám umožní dosáhnout rychlosti 35 uzlů, palivová nádrž o objemu 220 litrů vám umožní být na moři až 23 hodin při rychlosti 12 uzlů nebo 5 hodiny při stabilních maximálních rychlostech.
ANK Vigilant IUSV je součástí malé, ale rozšiřující se řady velkoobjemových, všestranných neobydlených platforem, které se vyvíjejí v asijsko-pacifickém regionu.
Mezi zeměmi s platformami ANC více než 11 metrů patří zejména Čína a Singapur, které vyvíjí víceúčelový člun JARI o hmotnosti 20 tun (China Shipbuilding Industry Corporation) a 22tunový člun Venus 16 (ST Engineering), optimalizovaný pro moje akce.
Velká bezpilotní plavidla nabízejí flotilám několik výhod. Například větší trupy mívají větší objem užitečného zatížení a kapacitu paliva, což dává operátorům větší flexibilitu a ovládací poloměr. Větší platformy lze volitelně spravovat pro úkoly, které vyžadují lepší situační povědomí a komplexní rozhodování.
Vzhledem ke své velké velikosti a výtlaku však velké automatické lodě zpravidla operují z pobřežních základen, protože pro většinu lodí, s výjimkou univerzálních obojživelných lodí, které mají velké přistávací doky, jsou příliš těžkopádné a těžké pro spuštění a zvedání. na palubě.
