Zycraft, una empresa amb seu a Singapur especialitzada en el disseny i fabricació d’embarcacions automàtiques de superfície (ANC) per a aplicacions civils i militars, continua millorant el prototip de la classe Longrunner de la classe Vigilant ANC Independent Unmanned Surface Vessel (IUSV) mitjançant la incorporació de noves capacitats.
Al març, Zycraft va instal·lar un broquet de foc controlat a distància i una bomba elèctrica contra incendis juntament amb maquinari i programari auxiliar per provar conceptes de lluita contra incendis remots. Els equips d’extinció d’incendis autònoms han demostrat la seva capacitat per subministrar aigua a una distància màxima de 40 metres, tot i que la companyia té previst actualitzar el sistema per augmentar el seu abast.
La plataforma de foc sense tripulació és un dels diversos conceptes que s’estan explorant a la plataforma Longrunner, segons el president de Zycraft, James Sun. Va afegir que altres opcions especialitzades es troben en diferents etapes de disseny o construcció, per exemple: guerra antisubmarina, reconeixement i vigilància naval, acció contra mines i recerca i rescat.
“Els ANC més petits depenen del vehicle de llançament i dels mètodes de llançament i recuperació adequats i, a mesura que evolucionin els sistemes, persistiran els problemes operatius, especialment a alta mar. A més, augmentar l’abast redueix la càrrega útil de l’ANC i augmenta els costos del vehicle de llançament. Amb el concepte IUSV implicat, les flotes tampoc no necessiten construir vaixells més grans només per transportar ANC més petits, sinó que poden confiar en la capacitat de càrrega i en el temps inherent de navegació de l'IUSV més gran per transportar l'equip objectiu requerit … Els vaixells de guerra haurien de centrar-se en on són vaixells enemics i no es veuen carregats per la gestió d’un petit ANC.
"Després de sortir de la seva base, IUSV pot anar a la zona d'operació i després romandre allà durant molt de temps, necessitant només un subministrament de combustible poc freqüent per tal d'augmentar la durada de l'estada al mar".
va afegir.
Construcció i central elèctrica
Segons Zycraft, el Vigilant IUSV es va dissenyar des del principi com una plataforma deshabitada, de manera que el producte final es podia optimitzar fàcilment per a diverses tasques, en lloc del refinament de vaixells o vaixells tradicionals. Tanmateix, es pot habitar opcionalment, la timoneria tàndem pot allotjar fins a dos operaris, asseguts en seients de suspensió SHOXS estàndard militar amortidors.
La construcció es va iniciar a principis del 2010 amb el vaixell principal Longrunner llançat a l'octubre del 2011. Tota la línia es basa en un casc lleuger de 16,5 metres de llargada i 3,6 metres d’amplada, amb un pes buit d’uns 8500 kg i un desplaçament total de 16000 kg, incloent una càrrega útil i 7000 kg de combustible.
El cos Longrunner té una alta relació d’allargament, que redueix la resistència al flux. Està fabricat amb un compost de fibra de carboni reforçat amb nanotubs de carboni exclusiu d’Arovex. Segons Zycraft, el casc és un 40% més fort i un 75% més lleuger que un casc de mida similar fabricat amb alumini o fibra de vidre tradicionals de grau marí, cosa que permet a ANC assolir velocitats elevades sense necessitat de motors grans i pesats. La combinació d’un casc lleuger i motors de baix desplaçament permet portar més càrrega útil i combustible a bord per augmentar el seu abast i capacitats de creuer.
El Vigilant IUSV té una velocitat màxima de 40 nusos i una durada de navegació superior a 30 dies, segons les especificacions proporcionades per la companyia, amb un abast de creuer de fins a 1.500 milles nàutiques en configuració estàndard a una velocitat econòmica de 12 nusos.
"Creiem que la durada de la navegació és una característica clau per a l'ANC, ja que el vehicle ha d'observar a baixa velocitat durant períodes prolongats de temps durant el desplegament", va dir Song. "Una velocitat màxima de 40 nusos és bastant adequada per a l'ANC, ja que un vaixell d'aquesta mida amb velocitats més altes no es pot utilitzar eficaçment amb altures d'ona superiors a un metre".
ANK està equipat amb dos motors dièsel turboalimentats Yanmar 6LY3-ETP amb un volum de 5, 8 litres i un pes en sec de 640 kg cadascun, que generen una potència total de 960 CV. Els motors s’acoblen a través d’una caixa de canvis ZF Marine ZF 280-1 a les transmissions de popa Konrad Marine 680 amb hèlixs coaxials contrarrotatives, que han estat seleccionades especialment per la seva capacitat d’oferir una eficiència òptima en un rang de velocitat de fins a 40 nusos.
"També tenim experiència amb el sistema d'accionament directe Arneson ASD10 equipat amb hèlixs Rolla de cinc fulles en un vaixell amb una forma de casc similar", va explicar Sun. “Ambdues configuracions proporcionen una bona eficiència de combustible, especialment durant les operacions de patrulla a baixa velocitat, que són una de les missions principals de l'ANC.
Amb aquest sistema de propulsió, tenim un consum de combustible d’uns 10-15 litres per hora a una velocitat de 6 nusos en condicions favorables, és a dir, el temps de navegació augmenta significativament amb el volum existent de dipòsits de combustible.
Conjunt d'equips
El dispositiu Vigilant 1USV està equipat amb un kit de sensors, que inclou un sistema de reconeixement automàtic, una estació de vigilància optoelectrònica al terrat Current Corporation Night Navigator 3 i un radar de pal Simrad de banda ampla 4G amb un abast de detecció declarat de 36 milles nàutiques, així com tot estabilitzat. -càmeres rodones.
L'estació electroòptica de l'enquesta inclou una càmera d'imatge tèrmica d'alta resolució sense refredar amb una mida de matriu de 640x480 i un doble camp de visió de 20 ° i 6,8 °, a més d'un zoom òptic 3x i un zoom digital continu de 12x; convertidor d'imatges nocturns d'alta resolució amb un camp de visió de 20 ° i augment digital continu 12x; càmera diürna d'alta resolució amb una resolució de 1080i / 720p i camps de visió de 50 ° a 5,4 °, zoom òptic 10x i zoom digital 12x.
Mentrestant, el sistema envoltant de 360 ° consta de sis càmeres de 4MP AXIS Communications Q16 de poca llum amb velocitats de fotogrames de fins a 120 fps, connectades en xarxa. Les càmeres estan allotjades en un mòdul d’autoneteja que utilitza raigs d’aire per netejar les lents per garantir una visibilitat excel·lent en totes les condicions meteorològiques, va dir Sun.
“El vídeo s’estabilitza mitjançant algoritmes de programari de manera que la imatge de sortida es manté estable fins i tot quan s’està rodant l’IUSV. Això fa que sigui més fàcil detectar objectes. Utilitzem el programari per ampliar automàticament la imatge de l'objecte automàticament per reduir la càrrega de l'operador.
La font d'alimentació a bord la proporciona un generador de 12 kW de Fischer Panda, mentre que un generador de 5 kW proporciona energia addicional per als sistemes funcionals i garanteix un funcionament continu en cas de fallada del generador principal.
L’IUSV està equipat amb un estabilitzador giroscòpic Seakeeper Model 7000A dissenyat per estabilitzar vaixells amb una massa total de 15 a 25 tones. Segons l’especificació, el model 7000 A amb unes dimensions de 910x990x710 mm i un pes de 455 kg pot proporcionar un parell d’amortiment de fins a 15000 Nm i compensar el moment cinètic de fins a 7000 Nm / s. Per a la seva promoció completa, es requereixen 45 minuts (tot i que pot arribar als modes de funcionament aproximadament 20 minuts després d’encendre-ho) i una potència de 3000 W, en mode estable, una potència de 1500-2000 W i 8 l / min d’aigua de mar necessari per a la refrigeració.
Song va assenyalar que aquests sistemes d'estabilització s'utilitzen normalment en vaixells marítims amb tripulació per reduir l'amplitud del rotllo i millorar el confort de la tripulació i dels passatgers, tot i que ofereixen avantatges significatius per a les plataformes deshabitades. Per exemple, un ANC estable pot ajudar a optimitzar el rendiment i el seguiment del rendiment dels optoacopladors i dels radars a nivells més alts del mar.
"En realitat, elimina el rotlle, augmentant així les capacitats del radar i dels dispositius optoelectrònics a costa d'una estabilitat addicional", va explicar. "Com que és probable que el vaixell utilitzi un sistema de satèl·lit per a comunicacions fora de l'horitzó, l'amortidor Seakeeper també ajuda a augmentar la fiabilitat de la connexió reduint la càrrega al subsistema d'estabilització del sistema de comunicacions per satèl·lit.
A més, qualsevol ANC que realitzi missions de control submarí o desminatge necessàriament s’ha de moure lentament i necessitar una bona estabilització durant el descens i el retorn de la càrrega objectiu. L’IUSV ara pot funcionar en condicions del mar significativament més altes. Vam descobrir que fins i tot un IUSV estacionari es comporta relativament tranquil quan toca el costat d'una ona amb una alçada d'1,5 metres, perquè simplement puja i baixa suaument, cosa que seria impossible sense el sistema d'estabilització.
Comandament i control
El Longrunner s'utilitza normalment des d'un centre de comandament dedicat situat a les instal·lacions de Zycraft a l'oest de Singapur. El IUSV es pot utilitzar mitjançant ràdios de banda ampla estàndard o mòdems mòbils, mentre que el sistema de comunicacions per satèl·lit de banda L Cobham SAILOR500 FleetBroadBand500 (FBB500) admet operacions fora de l’horitzó tot el temps.
"Amb una sola antena, tots els controls i conjunts de dades es xifren i passen entre l'ANC i l'estació de costa", va explicar Sun. "El rendiment del canal de transmissió de dades permet la transmissió de la imatge del radar, imatges de l'estació optoelectrònica i de totes les càmeres, informació del sistema de reconeixement automàtic i els paràmetres del propi vaixell sense demora".
"La regulació de l'ample de banda adaptativa s'utilitza per controlar les comunicacions de manera que la connexió sigui fiable", va afegir. "La solució actual de control de vehicles fora de l'horitzó es va provar en proves prolongades el 2013 i el 2017, quan l'IUSV es va desplegar durant 22 dies per a operacions contínues no tripulades".
La companyia ha desenvolupat programari de comandament i control propietari que es carrega a l’ordinador de bord de l’IUSV. Utilitza algoritmes de detecció i evitació de col·lisions integrats per permetre al vaixell navegar de forma autònoma en ports i vies fluvials ocupades.
Per equipar el centre de comandament s’utilitzaven ordinadors civils i pantalles grans. Tres pantalles de visualització mostren informació del radar, de l’estació optoelectrònica i càmeres polivalents i operacions de control ANC.
"Tenim una imatge de radar d'alta qualitat a la pantalla, que també mostra informació de seguiment", va continuar Sun. "Estem orgullosos de la imatge del radar perquè dóna a l'operador una bona idea de l'entorn IUSV: l'operador té la sensació quasi completa que es troba a bord d'un vaixell real".
Mentrestant, els subsistemes IUSV interactuen a través d’una xarxa local i són controlats per un ordinador amfitrió que intercanvia informació i envia paquets de dades a l’estació de costa a través d’un enllaç de ràdio o satèl·lit. El principi d’arquitectura oberta permet a Zycraft integrar i configurar fàcilment noves capacitats al vaixell, va dir Sun.
L’ordinador amfitrió també ofereix una funció de detecció i evitació de col·lisions separades, que rep informació d’un sistema de reconeixement automàtic, lidar, radar i dispositius d’imatge i, a continuació, l’analitza. Per millorar la precisió i la fiabilitat, el programari d'evitació de col·lisions es va actualitzar el 2013-2016.
“En el disseny del programa d’evitació de col·lisions, la major part de l’esforç es va dedicar a l’augment de l’adaptabilitat de la plataforma a les condicions externes, que permet moure’s en zones amb trànsit intens, així com en aigües obertes sense la intervenció de l’operador. Les normes internacionals per evitar col·lisions de vaixells al mar s’utilitzen com a base per a la presa de decisions, però la norma més important és l’autoconservació, va afegir. "La distància mínima de seguretat determina la resposta de l'ANC fins i tot quan té prioritat de pas".
Desenvolupament de vaixells
Zycraft va completar el desenvolupament inicial del Vigilant IUSV el setembre del 2013, després del qual Longrunner va completar 2.000 milles nàutiques en 24 mesos de proves marítimes a les aigües de Singapur. Segons Zycraft, la unitat va participar en una demostració per a una flota sense nom i també va participar en diverses operacions de més de 48 hores, inclosa una prova marítima el maig de 2013 a una distància de 150 milles nàutiques.
La companyia també ha dut a terme una sèrie d’avaluacions marines del món real de les propietats del casc, amb èmfasi en la durada de la navegació, l’abast i la navegabilitat del disseny del casc, mitjançant els vaixells de llarg abast de la classe Shomari, les opcions d’IUSV amb tripulació que Zycraft ofereix. a empreses navilieres de la regió per combatre els pirates i el subministrament material i tècnic.
Els vaixells Shomari tenen la mateixa forma de casc que el Vigilant IUSV, el mateix desplaçament total de 16 tones i un equilibri similar, que permet a la companyia utilitzar vaixells de tripulació com a plataformes de prova.
Des del 2014, els LRV Shomari han estat sotmesos a una sèrie de proves de resistència, incloent una navegació de set dies a una distància de 1.100 milles nàutiques. Els LRV també van passar proves d'estabilitat a altures d'ona de fins a 4 metres, durant les quals van assolir una velocitat màxima de 34 nusos a plena càrrega.
A la primavera del 2017, la companyia va provar l'IUSV al mar de la Xina Meridional, durant el qual va navegar sense parar durant 22 dies a una velocitat mitjana de 6 nusos amb acceleracions periòdiques, cobrint finalment una distància total de 1.900 milles nàutiques. El vaixell va sortir a les proves amb una mica més de 6.000 litres de gasoil i va tornar al port amb 2.800 litres.
L'IUSV va ser operat per dos operadors a terra, supervisant el vaixell les 24 hores del dia, tot i que la companyia també va proporcionar un vaixell d'escorta per resoldre qualsevol problema que pogués sorgir.
S'entén que les recents proves de vida han reforçat les expectatives de Zycraft sobre l'estalvi de combustible de l'IUSV, la fiabilitat dels seus sistemes electrònics i mecànics. Song va dir que aquestes proves de resistència proporcionaven dades sobre el rendiment del sensor i els sistemes de navegació en condicions del món real.
"Com que l'IUSV va tenir l'oportunitat d'observar el trànsit marítim i altres esdeveniments durant molt de temps durant les proves, vam ser capaços de reconèixer clars patrons d'enviament i fins i tot vam assistir a diverses aproximacions perilloses de vaixells comercials", - Sun va compartir, però es va negar a proporcionar detalls.
"Hi va haver alguns reptes, però vam poder trobar maneres de superar-los i optimitzar les capacitats de IUSV en temps real mitjançant actualitzacions de programari".
Oportunitats de futur
L’empresa presta molta atenció a ampliar el ventall de tasques del vaixell mitjançant l’ús del seu compartiment modular segellat per a una càrrega útil de 3x3x2 metres amb una capacitat màxima de 3 tones.
"Aquest compartiment està dissenyat específicament per adaptar-se a una càrrega útil que requereix equips de manipulació especialitzats", va dir Sung. "Per suportar aquesta càrrega objectiu, es poden instal·lar equips auxiliars, com ara armaris electrònics, a la bodega de càrrega designada".
En el concepte de defensa antisubmarina de baix cost proposat, l'IUSV estarà equipat amb un sonar actiu / passiu complet subministrat per un dels socis tecnològics de Zycraft. El vaixell funcionarà com a substitut de la plataforma antisubmarina, permetent als vaixells de combat amb tripulació evitar distraccions i realitzar altres tasques.
Zycraft ha desenvolupat el YZDDS-920 DDS (sonar de detecció de bussejadors). El sistema de sonar compacte, de 300 mm d’alçada i 425 mm de diàmetre, es pot instal·lar a bord del Vigilant IUSV, altres vaixells ANC i marins, o utilitzar-se com a dispositiu estacionari per protegir els ports o la infraestructura costanera.
Segons l’empresa, el DDS està dissenyat per detectar bussejadors de circuit obert a distàncies de fins a 600 metres i bussejadors equipats amb aparells de respiració regenerativa a distàncies de fins a 400 metres en totes direccions fins a una profunditat màxima de 50 metres. El sistema inclou una unitat d’antena de 45 kg, una unitat de processament i una interfície gràfica d’usuari en un ordinador portàtil. Pot fer un seguiment de fins a 100 objectes simultàniament i emetre un senyal d’avís de manera independent quan es detecta una amenaça.
Actualment, l’empresa està buscant un soci per integrar el sistema de sonar a l’IUSV, amb plans per realitzar una altra prova de viatge llarg en un futur proper, centrada en la investigació i observació submarines. Song va assenyalar que el treball sobre la integració del sonar podria obrir el camí a la introducció de tecnologies de guerra antisubmarina en el futur. Zycraft també espera una major demanda d’operacions de cerca i rescat.
L'empresa va assenyalar que el dispositiu IUSV, equipat amb sistemes de sensors i detectors adequats per transmetre coordenades en situacions d'emergència, podria ser una opció excel·lent per a països amb costes llargues i àmplies zones marítimes.
El dispositiu IUSV, configurat per a la cerca i el rescat, durant aquestes operacions pot romandre al mar durant molt de temps, mentre que un mòdul especialment dissenyat permet a l’operador rescatar remotament els supervivents mitjançant un braç robòtic i portar fins a set lliteres amb els ferits.
Es poden incorporar dispositius de control de pacients als equips per controlar l’estat psicològic de les víctimes i enviar informació al servei costaner fins i tot abans d’arribar a terra.
Per al reconeixement i la recopilació d’intel·ligència, Zycraft està plantejant desplegar sensors fora de bord, com ara drons lligats, per a la vigilància visual a llarg termini. No obstant això, es poden desplegar mòduls de càrrega útil personalitzats per satisfer els requisits específics del client tant per a usos civils com militars.
La companyia també vol entrar al mercat de la formació i la simulació, en relació amb la qual van començar el desenvolupament d’un nou projecte M75 Unmanned Target Boat. L'objectiu AHK que pesa 0,9 tones té una longitud total de 5,8 metres, una amplada d'1,6 metres i un calat de 0,33 metres. El vaixell està equipat amb un motor fora borda Yamaha F115, que permet arribar a una velocitat de 35 nusos, un dipòsit de combustible amb una capacitat de 220 litres permet estar fins al mar fins a 23 hores a una velocitat de 12 nusos o 5 hores a velocitats màximes estables.
ANK Vigilant IUSV forma part d'una línia petita però en expansió de plataformes deshabitades versàtils i de gran desplaçament en desenvolupament a la regió Àsia-Pacífic.
Entre els països amb plataformes ANC de més d’11 metres d’eslora, destaca la Xina i Singapur, que desenvolupen respectivament el vaixell multi-tasca JARI de 20 tones (China Shipbuilding Industry Corporation) i el vaixell de 22 tones Venus 16 (ST Engineering), optimitzat per a acció meva.
Els grans vaixells de superfície no tripulats ofereixen diversos avantatges a les flotes. Per exemple, els cascos més grans solen tenir més volum de càrrega útil i capacitat de combustible, cosa que proporciona als operadors més flexibilitat i radi de control. Les plataformes més grans poden ser gestionables opcionalment per a tasques que requereixen una millor consciència de la situació i una presa de decisions complexa.
No obstant això, a causa de la seva gran mida i desplaçament, els vaixells automàtics grans, per regla general, operen des de bases costaneres, ja que per a la majoria de vaixells, a excepció dels vaixells amfibis universals, que tenen molls de desembarcament grans, són massa feixucs i pesats per llançar-los i aixecament a bord.
