Zycraft, een in Singapore gevestigd bedrijf dat gespecialiseerd is in het ontwerp en de fabricage van automatische oppervlakteboten (ANC) voor civiele en militaire toepassingen, blijft het Longrunner-klasse prototype van de ANC Independent Unmanned Surface Vessel (IUSV) Vigilant-klasse verbeteren door nieuwe mogelijkheden toe te voegen..
In maart installeerde Zycraft een op afstand bedienbaar blusmondstuk en een elektrische brandpomp, samen met aanvullende hardware en software om concepten voor brandbestrijding op afstand te testen. Zelfstandige brandblusapparatuur heeft aangetoond dat het water kan leveren tot een maximale afstand van 40 meter, hoewel het bedrijf van plan is het systeem te upgraden om het bereik te vergroten.
Het bemanningsloze brandplatform is een van de verschillende concepten die op het Longrunner-platform worden onderzocht, aldus Zycraft-president James Sun. Hij voegde eraan toe dat andere gespecialiseerde opties zich in verschillende stadia van ontwerp of constructie bevinden, bijvoorbeeld: onderzeebootbestrijding, verkenning en bewaking van de zee, mijnactie en zoek- en reddingsacties.
“Kleinere ANC's zijn afhankelijk van het lanceervoertuig en geschikte lanceer- en herstelmethoden, en naarmate de systemen evolueren, zullen operationele problemen blijven bestaan, vooral op volle zee. Bovendien vermindert het vergroten van het bereik het laadvermogen van het ANC en verhoogt het de kosten van het draagraket. Met het IUSV-concept hoeven vloten ook geen grotere schepen te bouwen om alleen kleinere ANC's te vervoeren, maar kunnen ze vertrouwen op het draagvermogen van de grotere IUSV en de inherente lange vaartijd om de vereiste doeluitrusting te vervoeren … oorlogsschepen moeten zich concentreren op waar het zijn vijandelijke schepen, en laten zich niet belasten door het beheer van een klein ANC."
"Na het verlaten van de basis kan IUSV naar het operatiegebied gaan en daar lange tijd blijven, waarbij slechts af en toe moet worden bijgetankt om de duur van het verblijf op zee te verlengen,"
hij voegde toe.
Bouw en energiecentrale
Volgens Zycraft was de Vigilant IUSV vanaf het begin ontworpen als een onbewoond platform, zodat het eindproduct gemakkelijk kon worden geoptimaliseerd voor verschillende taken, in tegenstelling tot de verfijning van traditionele boten of schepen. Het kan echter optioneel worden bewoond, het tandemstuurhuis biedt plaats aan maximaal twee machinisten, gezeten op schokabsorberende SHOXS-geveerde stoelen volgens militaire standaard.
De bouw begon begin 2010 met het leidende schip Longrunner dat in oktober 2011 te water werd gelaten. De hele lijn is gebaseerd op een lichtgewicht casco van 16,5 meter lang en 3,6 meter breed, met een leeggewicht van ongeveer 8500 kg en een totale waterverplaatsing van 16000 kg, inclusief een laadvermogen en 7000 kg brandstof.
Het Longrunner-lichaam heeft een hoge rekverhouding, waardoor de stromingsweerstand wordt verminderd. Het is gemaakt van Arovex's gepatenteerde koolstof nanobuis-versterkte koolstofvezelcomposiet. Volgens Zycraft is de romp 40% sterker en 75% lichter dan een romp van vergelijkbare grootte, gemaakt van traditioneel aluminium of glasvezel van scheepskwaliteit, waardoor ANC hoge snelheden kan bereiken zonder dat er grote, zware motoren nodig zijn. De combinatie van een lichtgewicht romp en motoren met een lage cilinderinhoud zorgt ervoor dat er meer laadvermogen en brandstof aan boord kunnen worden vervoerd voor een groter vaarbereik en grotere capaciteiten.
De Vigilant IUSV heeft een maximale snelheid van 40 knopen en een vaarduur van meer dan 30 dagen, volgens de specificatie van het bedrijf, met een vaarbereik tot 1.500 zeemijl in standaardconfiguratie bij een economische snelheid van 12 knopen.
"Wij zijn van mening dat de vaarduur een belangrijk kenmerk is voor ANC, aangezien het voertuig tijdens de inzet gedurende langere tijd bij lage snelheden moet observeren", aldus Song. "Een topsnelheid van 40 knopen is voor het ANC ruim voldoende, aangezien een schip van deze omvang met hogere snelheden niet effectief kan worden ingezet bij golfhoogten van meer dan een meter."
ANK is uitgerust met twee turbodieselmotoren Yanmar 6LY3-ETP met een inhoud van 5, 8 liter en een droog gewicht van elk 640 kg, die een totaal vermogen van 960 pk genereren. De motoren zijn via een ZF Marine ZF 280-1 versnellingsbak gekoppeld aan Konrad Marine 680 hekaandrijvingen met tegengesteld draaiende coaxiale propellers, die speciaal zijn geselecteerd vanwege hun vermogen om optimale efficiëntie te bieden over een snelheidsbereik tot 40 knopen.
"We hebben ook ervaring met het Arneson ASD10 direct drive-systeem uitgerust met vijfbladige Rolla-propellers in een boot met een vergelijkbare rompvorm", legt Sun uit. “Beide configuraties zorgen voor een goede brandstofefficiëntie, vooral tijdens patrouilleoperaties op lage snelheid, wat een van de belangrijkste missies van het ANC is.
Met een dergelijk voortstuwingssysteem hebben we een brandstofverbruik van ongeveer 10-15 liter per uur bij een snelheid van 6 knopen in gunstige omstandigheden, dat wil zeggen dat de vaartijd aanzienlijk toeneemt met het bestaande volume aan brandstoftanks."
uitrustingsset
Het Vigilant 1USV-apparaat is uitgerust met een sensorkit met een automatisch herkenningssysteem, een opto-elektronisch bewakingsstation op het dak Current Corporation Night Navigator 3 en een Simrad Broadband 4G-mastradar met een aangegeven detectiebereik van 36 zeemijl, evenals gestabiliseerde alle -ronde camera's.
Het elektro-optische onderzoeksstation omvat een ongekoelde warmtebeeldcamera met hoge resolutie met een matrixgrootte van 640x480 en een dubbel gezichtsveld van 20 ° en 6, 8 °, evenals 3x optische zoom en 12x digitale continue zoom; nachtbeeldconverter van hoge resolutie met een gezichtsveld van 20° en continue digitale vergroting 12x; dagcamera van hoge resolutie met een resolutie van 1080i/720p en beeldvelden van 50° tot 5,4°, optische zoom 10x en digitale zoom 12x.
Ondertussen bestaat het 360° Surround-systeem uit zes 4MP AXIS Communications Q16 low-light camera's met framesnelheden tot 120fps, die met elkaar verbonden zijn. De camera's zijn ondergebracht in een zelfreinigende module die luchtstralen gebruikt om de lenzen schoon te maken om een uitstekend zicht in alle weersomstandigheden te garanderen, zei Sun.
"De video wordt gestabiliseerd door software-algoritmen, zodat het uitvoerbeeld stabiel blijft, zelfs wanneer de IUSV aan het rollen is. Dit maakt het gemakkelijker om objecten te detecteren. We gebruiken de software om het beeld van het object direct automatisch te vergroten om de last voor de operator te verminderen."
De stroomvoorziening aan boord wordt verzorgd door een 12 kW-generator van Fischer Panda, terwijl een 5 kW-generator extra energie levert voor functionele systemen en zorgt voor een continue werking bij uitval van de hoofdgenerator.
De IUSV is uitgerust met een Seakeeper Model 7000A gyroscopische stabilisator ontworpen om schepen met een totale massa van 15 tot 25 ton te stabiliseren. Volgens de specificatie kan het 7000 A-model met afmetingen 910x990x710 mm en een gewicht van 455 kg een dempingskoppel tot 15000 Nm leveren en kinetisch moment tot 7000 Nm/s compenseren. Voor zijn volledige promotie zijn 45 minuten nodig (hoewel het ongeveer 20 minuten na het inschakelen de bedrijfsmodi kan bereiken) en een vermogen van 3000 W, in een stabiele modus is een vermogen van 1500-2000 W en 8 l / min zeewater nodig voor koeling.
Song merkte op dat dergelijke stabilisatiesystemen doorgaans worden gebruikt in bemande zeeschepen om de rolamplitude te verminderen en het comfort van de bemanning en passagiers te verbeteren, hoewel ze aanzienlijke voordelen bieden voor onbewoonde platforms. Een stabiel ANC kan bijvoorbeeld helpen bij het optimaliseren van de output en trackingprestaties van optocouplers en radars op hogere zeespiegels.
"Het verwijdert in feite de rol, waardoor de mogelijkheden van de radar en opto-elektronische apparaten aanzienlijk worden vergroot, ten koste van extra stabiliteit", legde hij uit. “Aangezien het schip waarschijnlijk een satellietsysteem zal gebruiken voor communicatie over de horizon, helpt de Seakeeper-demper ook om de betrouwbaarheid van de verbinding te vergroten door de belasting van het stabilisatiesubsysteem van het satellietcommunicatiesysteem te verminderen.
Bovendien moet elk ANC dat onderzeeërcontroles of ontmijningsmissies uitvoert noodzakelijkerwijs langzaam bewegen en moet het een goede stabilisatie hebben tijdens het dalen en terugkeren van de doellading. De IUSV kan nu opereren in aanzienlijk hogere zeecondities. We kwamen erachter dat zelfs een stilstaande IUSV zich relatief rustig gedraagt bij het raken van de zijkant van een golf met een hoogte van 1,5 meter, omdat hij gewoon soepel stijgt en daalt, wat onmogelijk zou zijn zonder het stabilisatiesysteem.
Commando en controle
De Longrunner wordt doorgaans bediend vanuit een speciaal commandocentrum in de fabriek van Zycraft in het westen van Singapore. De IUSV kan worden bediend met behulp van standaard breedbandradio's of mobiele modems, terwijl het Cobham SAILOR500 FleetBroadBand500 (FBB500) L-band satellietcommunicatiesysteem operaties onder alle weersomstandigheden over de horizon ondersteunt.
"Met een enkele antenne worden alle bedieningselementen en datasets gecodeerd en doorgegeven tussen het ANC en het kuststation", legt Sun uit. "De doorvoer van het datatransmissiekanaal maakt de verzending van het radarbeeld, beelden van het opto-elektronische station en alle camera's, informatie van het automatische herkenningssysteem en de parameters van de boot zelf zonder vertraging mogelijk."
"Adaptieve bandbreedtebeperking wordt gebruikt om de communicatie te regelen, zodat de verbinding betrouwbaar blijft", voegde hij eraan toe. "De huidige over-the-horizon voertuigcontroleoplossing werd getest in uitgebreide proeven in 2013 en 2017, toen de IUSV 22 dagen werd ingezet voor continue onbemande operaties."
Het bedrijf heeft eigen commando- en controlesoftware ontwikkeld die op de IUSV-boordcomputer wordt geladen. Het maakt gebruik van ingebouwde aanvaringsdetectie- en vermijdingsalgoritmen om het schip in staat te stellen autonoom te navigeren in havens en drukke waterwegen.
Civiele computers en grote displays werden gebruikt om het commandocentrum uit te rusten. Drie beeldschermen geven informatie weer van de radar, van het opto-elektronische station en allround camera's en ANC-besturingshandelingen.
"We hebben een radarbeeld van hoge kwaliteit op ons scherm, dat ook trackinginformatie toont", vervolgt Sun. "We zijn trots op het radarbeeld omdat het de machinist een heel goed beeld geeft van de IUSV-omgeving - de machinist heeft bijna het volledige gevoel dat hij aan boord van een echte boot is."
Ondertussen werken de IUSV-subsystemen samen via een lokaal netwerk en worden ze bestuurd door een hostcomputer die informatie uitwisselt en datapakketten naar het kuststation stuurt via een radio- of satellietverbinding. Dankzij het open architectuurprincipe kan Zycraft eenvoudig nieuwe mogelijkheden in het schip integreren en configureren, zei Sun.
De hostcomputer biedt ook een aparte functie voor het detecteren en vermijden van botsingen, die informatie ontvangt van een automatisch herkenningssysteem, lidar, radar en beeldapparatuur en deze vervolgens analyseert. Om de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid te verbeteren, is de software voor het vermijden van botsingen in 2013-2016 bijgewerkt.
“Bij het ontwerp van het programma voor het vermijden van aanvaringen is de meeste aandacht besteed aan het grotere aanpassingsvermogen van het platform aan externe omstandigheden, waardoor u zich in gebieden met veel verkeer en in open water kunt verplaatsen zonder tussenkomst van de machinist. Internationale regels voor het voorkomen van aanvaringen van schepen op zee worden gebruikt als basis voor besluitvorming, maar de belangrijkste regel is zelfbehoud, voegde hij eraan toe. "De minimale veilige afstand bepaalt de reactie van het ANC, zelfs als het voorrang heeft bij het passeren."
Schip ontwikkeling
Zycraft voltooide de eerste ontwikkeling van de Vigilant IUSV in september 2013, waarna Longrunner 2.000 zeemijlen aflegde in 24 maanden proefvaarten in de wateren van Singapore. Volgens Zycraft nam de eenheid deel aan een demonstratie voor een niet nader genoemde vloot en nam ook deel aan verschillende operaties die meer dan 48 uur duurden, waaronder een zeetest in mei 2013 op een afstand van 150 zeemijl.
Het bedrijf heeft ook een aantal real-world maritieme beoordelingen van de rompeigenschappen uitgevoerd, met de nadruk op vaarduur, bereik en zeewaardigheid van het rompontwerp, met behulp van de Shomari-klasse langeafstandsschepen, de bemande IUSV-opties die Zycraft biedt aan rederijen in de regio ter bestrijding van piraten en materiaal- en technische voorziening.
Shomari-schepen hebben dezelfde rompvorm als de Vigilant IUSV, dezelfde totale waterverplaatsing van 16 ton en vergelijkbare balancering, waardoor het bedrijf bemanningsvaartuigen als testplatforms kan gebruiken.
Sinds 2014 hebben Shomari LRV's een reeks duurtests ondergaan, waaronder een zevendaagse zeiltocht met een bereik van 1.100 zeemijl. LRV's hebben ook stabiliteitstests doorstaan bij golfhoogten tot 4 meter, waarbij ze onder volledige belasting een maximale snelheid van 34 knopen bereikten.
In het voorjaar van 2017 testte het bedrijf de IUSV in de Zuid-Chinese Zee, waarbij het 22 dagen non-stop voer met een gemiddelde snelheid van 6 knopen met periodieke versnellingen, en uiteindelijk een totale afstand van 1.900 zeemijl aflegde. Het schip ging op proef met iets meer dan 6.000 liter dieselbrandstof en keerde terug naar de haven met 2.800 liter.
De IUSV werd aan de wal bediend door twee operators, die het schip 24 uur per dag in de gaten hielden, hoewel het bedrijf ook een escortboot leverde om eventuele problemen op te lossen.
Het is duidelijk dat recente levensduurtests de verwachtingen van Zycraft voor het brandstofverbruik van de IUSV, de betrouwbaarheid van zijn elektronica en mechanische systemen hebben versterkt. Song zei dat deze duurtests gegevens opleverden over de prestaties van de sensor- en navigatiesystemen onder reële omstandigheden.
“Omdat IUSV tijdens de tests lange tijd het zeeverkeer en andere gebeurtenissen heeft kunnen observeren, konden we duidelijke scheepvaartpatronen herkennen en waren we zelfs getuige van verschillende gevaarlijke naderingen van commerciële schepen”, - Sun gedeeld, maar weigerde details te verstrekken.
"Er waren enkele uitdagingen, maar we hebben manieren kunnen vinden om deze te overwinnen en de realtime mogelijkheden van IUSV te optimaliseren door middel van software-updates."
Toekomstige kansen
Het bedrijf besteedt veel aandacht aan het uitbreiden van het takenpakket voor het schip door gebruik te maken van het afgesloten modulaire compartiment voor een laadvermogen van 3x3x2 meter met een maximale capaciteit van 3 ton.
"Dit compartiment is speciaal ontworpen voor een lading waarvoor gespecialiseerde handlingapparatuur nodig is", zegt Sung. "Om deze doellading te ondersteunen, kan aanvullende apparatuur, zoals elektronicakasten, in het daarvoor bestemde laadruim worden geïnstalleerd."
In het voorgestelde goedkope anti-onderzeeërverdedigingsconcept zal de IUSV worden uitgerust met een complete actieve / passieve sonar geleverd door een van de technologiepartners van Zycraft. De boot zal werken als vervanging voor het anti-onderzeeërplatform, waardoor bemande gevechtsschepen afleiding kunnen vermijden en andere taken kunnen uitvoeren.
Zycraft heeft de YZDDS-920 DDS (diver detection sonar) ontwikkeld. Het compacte sonarsysteem, 300 mm hoog en 425 mm in diameter, kan worden geïnstalleerd aan boord van de Vigilant IUSV, andere ANC- en zeeschepen, of worden gebruikt als een stationair apparaat om havens of kustinfrastructuur te beschermen.
Volgens het bedrijf is de DDS ontworpen om open circuit duikers te detecteren op afstanden tot 600 meter en duikers uitgerust met regeneratieve ademhalingsapparatuur op afstanden tot 400 meter in alle richtingen tot een maximale diepte van 50 meter. Het systeem omvat een antenne-eenheid van 45 kg, een verwerkingseenheid en een grafische gebruikersinterface op een laptop. Het kan tegelijkertijd tot 100 objecten volgen en onafhankelijk een waarschuwingssignaal afgeven wanneer een dreiging wordt gedetecteerd.
Het bedrijf is momenteel op zoek naar een partner om het sonarsysteem in de IUSV te integreren, met plannen om in de nabije toekomst nog een lange reistest uit te voeren, met de nadruk op onderwateronderzoek en -observatie. Song merkte op dat het werk aan de integratie van sonar de weg zou kunnen openen voor de introductie van anti-onderzeeër oorlogstechnologieën in de toekomst. Zycraft verwacht ook een grotere vraag naar zoek- en reddingsoperaties.
Het bedrijf merkte op dat het IUSV-apparaat, uitgerust met geschikte sensorsystemen en detectoren voor het verzenden van coördinaten in noodsituaties, een uitstekende keuze zou kunnen zijn voor landen met lange kustlijnen en uitgestrekte zeegebieden.
Het IUSV-apparaat, geconfigureerd voor zoek- en reddingsoperaties, kan tijdens dergelijke operaties lange tijd op zee blijven, terwijl een speciaal ontworpen module de operator in staat stelt om op afstand overlevenden te redden met behulp van een robotarm en tot zeven brancards met gewonden te dragen.
Patiëntbewakingsapparatuur kan worden ingebouwd in apparatuur om de psychologische toestand van slachtoffers te bewaken en informatie naar de kustdienst te sturen, zelfs voordat ze aan land komen.
Voor verkenning en het verzamelen van inlichtingen overweegt Zycraft om externe sensoren in te zetten, zoals vastgebonden drones voor langdurig visueel toezicht. Aangepaste payload-modules kunnen echter worden ingezet om te voldoen aan specifieke klantvereisten voor zowel civiele als militaire doeleinden.
Het bedrijf wil ook de trainings- en simulatiemarkt betreden, in het kader waarvan ze begonnen met de ontwikkeling van een nieuw project M75 Unmanned Target Boat. Het AHK-doel met een gewicht van 0,9 ton heeft een totale lengte van 5,8 meter, een breedte van 1,6 meter en een diepgang van 0,33 meter. De boot is uitgerust met een buitenboordmotor Yamaha F115, waarmee u een snelheid van 35 knopen kunt bereiken, een brandstoftank met een inhoud van 220 liter stelt u in staat om tot 23 uur op zee te zijn met een snelheid van 12 knopen of 5 uur bij stabiele maximumsnelheden.
ANK Vigilant IUSV maakt deel uit van een kleine maar groeiende lijn van grote verplaatsing, veelzijdige onbewoonde platforms in ontwikkeling in de regio Azië-Pacific.
Van de landen met ANC-platforms van meer dan 11 meter lang zijn vooral China en Singapore opmerkelijk, met de ontwikkeling van respectievelijk de JARI multitaskboot met een gewicht van 20 ton (China Shipbuilding Industry Corporation) en de 22-tons boot Venus 16 (ST Engineering), geoptimaliseerd voor mijn actie.
Grote onbemande oppervlakteschepen bieden verschillende voordelen voor vloten. Grotere rompen hebben bijvoorbeeld meestal meer laadvolume en brandstofcapaciteit, waardoor machinisten meer flexibiliteit en controleradius hebben. Grotere platforms kunnen optioneel worden beheerd voor taken die een beter situationeel bewustzijn en complexe besluitvorming vereisen.
Vanwege hun grote omvang en waterverplaatsing opereren grote automatische schepen in de regel echter vanaf kustbases, omdat ze voor de meeste schepen, met uitzondering van universele amfibische schepen, die grote aanlegsteigers hebben, te omslachtig en te zwaar zijn om te water te laten. en hijsen aan boord.
