Zycraft, ein in Singapur ansässiges Unternehmen, das sich auf die Entwicklung und Herstellung von automatischen Oberflächenbooten (ANC) für zivile und militärische Anwendungen spezialisiert hat, verbessert weiterhin den Prototyp der Longrunner-Klasse der Vigilant-Klasse der ANC Independent Unmanned Surface Vessel (IUSV) durch Hinzufügen neuer Fähigkeiten.
Im März installierte Zycraft eine ferngesteuerte Feuerlöschdüse und eine elektrische Feuerlöschpumpe zusammen mit zusätzlicher Hardware und Software, um ferngesteuerte Feuerlöschkonzepte zu testen. Eigenständige Feuerlöschanlagen haben ihre Fähigkeit bewiesen, Wasser bis zu einer maximalen Entfernung von 40 Metern zu liefern, obwohl das Unternehmen plant, das System aufzurüsten, um die Reichweite zu erhöhen.
Die bemannungslose Feuerplattform ist laut Zycraft-Präsident James Sun eines von mehreren Konzepten, die auf der Longrunner-Plattform untersucht werden. Er fügte hinzu, dass sich andere spezialisierte Optionen in unterschiedlichen Planungs- oder Bauphasen befinden, zum Beispiel: U-Boot-Abwehr, Seeaufklärung und -überwachung, Minenräumung sowie Suche und Rettung.
„Kleinere ANCs sind abhängig von der Trägerrakete und geeigneten Start- und Bergungsmethoden, und mit der Weiterentwicklung der Systeme werden Betriebsprobleme insbesondere auf hoher See bestehen bleiben. Darüber hinaus verringert die Erhöhung der Reichweite die Nutzlast des ANC und erhöht die Kosten der Trägerrakete. Mit dem IUSV-Konzept müssen Flotten auch keine größeren Schiffe bauen, nur um kleinere ANCs zu transportieren, sondern können sich auf die größere Tragfähigkeit der IUSV und die inhärente lange Fahrzeit verlassen, um die erforderliche Zielausrüstung zu transportieren … Kriegsschiffe sollten sich darauf konzentrieren, wo sie sind feindliche Schiffe und werden nicht durch das Management eines kleinen ANC belastet."
"Die IUSV kann nach dem Verlassen ihrer Basis in das Einsatzgebiet gehen und dort lange bleiben, wobei nur selten nachgetankt werden muss, um die Aufenthaltsdauer auf See zu verlängern."
er fügte hinzu.
Bau und Kraftwerk
Laut Zycraft wurde die Vigilant IUSV von Anfang an als unbewohnte Plattform konzipiert, damit das Endprodukt im Gegensatz zur Veredelung traditioneller Boote oder Schiffe problemlos für verschiedene Aufgaben optimiert werden konnte. Es kann jedoch optional bewohnt werden, das Tandem-Steuerhaus bietet Platz für bis zu zwei Fahrer, die auf stoßdämpfenden SHOXS-Schwingsitzen nach Militärstandard sitzen.
Der Bau begann Anfang 2010 mit dem im Oktober 2011 vom Stapel gelaufenen Leitschiff Longrunner. Die gesamte Linie basiert auf einem leichten Rumpf von 16,5 Metern Länge und 3,6 Metern Breite mit einem Leergewicht von ca. 8500 kg und einer Gesamtverdrängung von 16000 kg, inklusive Nutzlast und 7000 kg Treibstoff.
Der Longrunner-Körper hat ein hohes Dehnungsverhältnis, was den Strömungswiderstand reduziert. Es besteht aus dem proprietären Carbon-Nanotube-verstärkten Kohlefaser-Verbundstoff von Arovex. Laut Zycraft ist der Rumpf 40 % stärker und 75 % leichter als ein ähnlich großer Rumpf aus traditionellem Aluminium oder Glasfaser in Marinequalität, sodass ANC hohe Geschwindigkeiten erreichen kann, ohne dass große, schwere Motoren erforderlich sind. Die Kombination aus einem leichten Rumpf und Motoren mit geringem Hubraum ermöglicht es, mehr Nutzlast und Kraftstoff an Bord zu transportieren, um die Reichweite und die Fähigkeiten zu erhöhen.
Die Vigilant IUSV hat eine Höchstgeschwindigkeit von 40 Knoten und eine Fahrtdauer von mehr als 30 Tagen nach der Spezifikation des Unternehmens mit einer Reichweite von bis zu 1.500 Seemeilen in Standardkonfiguration bei einer wirtschaftlichen Geschwindigkeit von 12 Knoten.
„Wir glauben, dass die Segeldauer ein Schlüsselmerkmal für ANC ist, da das Fahrzeug während des Einsatzes längere Zeit bei niedrigen Geschwindigkeiten beobachten muss“, sagte Song. "Eine Höchstgeschwindigkeit von 40 Knoten ist für den ANC völlig ausreichend, da ein Schiff dieser Größe mit höheren Geschwindigkeiten bei Wellenhöhen über einem Meter nicht effektiv genutzt werden kann."
ANK ist mit zwei turboaufgeladenen Dieselmotoren Yanmar 6LY3-ETP mit einem Volumen von 5, 8 Litern und einem Trockengewicht von jeweils 640 kg ausgestattet, die eine Gesamtleistung von 960 PS erzeugen. Die Motoren sind über ein ZF Marine ZF 280-1-Getriebe mit Konrad Marine 680 Z-Antrieben mit gegenläufigen Koaxialpropellern gekoppelt, die speziell für ihren optimalen Wirkungsgrad über einen Geschwindigkeitsbereich von bis zu 40 Knoten ausgewählt wurden.
„Wir haben auch Erfahrung mit dem Direktantriebssystem Arneson ASD10, das mit fünfblättrigen Rolla-Propellern in einem Boot mit ähnlicher Rumpfform ausgestattet ist“, erklärt Sun. „Beide Konfigurationen bieten eine gute Kraftstoffeffizienz, insbesondere bei Patrouilleneinsätzen mit niedriger Geschwindigkeit, die eine der Hauptaufgaben des ANC sind.
Mit einem solchen Antriebssystem haben wir bei günstigen Bedingungen einen Kraftstoffverbrauch von etwa 10-15 Litern pro Stunde bei einer Geschwindigkeit von 6 Knoten, d.h. die Fahrzeit erhöht sich deutlich mit dem vorhandenen Volumen an Kraftstofftanks.
Ausstattungsset
Das Vigilant 1USV-Gerät ist mit einem Sensor-Kit ausgestattet, das ein automatisches Erkennungssystem, eine optoelektronische Überwachungsstation auf dem Dach Current Corporation Night Navigator 3 und ein Simrad Broadband 4G-Mastradar mit einer deklarierten Erfassungsreichweite von 36 Seemeilen sowie stabilisierte All -Runde Kameras.
Die elektrooptische Vermessungsstation umfasst eine ungekühlte hochauflösende Wärmebildkamera mit einer Matrixgröße von 640x480 und einem doppelten Sichtfeld von 20° und 6, 8°, sowie 3x optischem Zoom und 12x digitalem Dauerzoom; Nachtbildwandler mit hoher Auflösung mit einem Sichtfeld von 20° und kontinuierlicher digitaler Vergrößerung 12x; Tageskamera mit hoher Auflösung mit einer Auflösung von 1080i / 720p und Sichtfeldern von 50 ° bis 5,4 °, optischem Zoom 10x und digitalem Zoom 12x.
Mittlerweile besteht das 360° Surround System aus sechs 4MP AXIS Communications Q16 Low-Light-Kameras mit Bildraten bis zu 120fps, die miteinander vernetzt sind. Die Kameras sind in einem selbstreinigenden Modul untergebracht, das Luftdüsen verwendet, um die Linsen zu reinigen, um eine hervorragende Sicht bei allen Wetterbedingungen zu gewährleisten, sagte Sun.
„Das Video wird durch Softwarealgorithmen stabilisiert, sodass das Ausgabebild auch bei laufender IUSV stabil bleibt. Dies erleichtert die Erkennung von Objekten. Wir verwenden die Software, um das Bild des Objekts sofort automatisch zu vergrößern, um den Bediener zu entlasten.
Die Stromversorgung an Bord übernimmt ein 12 kW-Generator von Fischer Panda, ein 5 kW-Generator liefert zusätzliche Energie für funktionstüchtige Systeme und sichert den Dauerbetrieb bei Ausfall des Hauptgenerators.
Die IUSV ist mit einem Kreiselstabilisator Seakeeper Model 7000A ausgestattet, der Schiffe mit einer Gesamtmasse von 15 bis 25 Tonnen stabilisieren soll. Laut Spezifikation kann das Modell 7000 A mit den Abmessungen 910 x 990 x 710 mm und einem Gewicht von 455 kg ein Dämpfungsdrehmoment von bis zu 15000 Nm bereitstellen und ein kinetisches Moment bis zu 7000 Nm / s kompensieren. Für seine volle Förderung sind 45 Minuten erforderlich (obwohl es etwa 20 Minuten nach dem Einschalten Betriebsmodi erreichen kann) und eine Leistung von 3000 W, in einem stabilen Modus ist eine Leistung von 1500-2000 W und 8 l / min Meerwasser erforderlich zum Kühlen benötigt.
Song wies darauf hin, dass solche Stabilisierungssysteme typischerweise in bemannten Seeschiffen verwendet werden, um die Rollamplitude zu reduzieren und den Komfort für Besatzung und Passagiere zu verbessern, obwohl sie für unbewohnte Plattformen erhebliche Vorteile bieten. Ein stabiler ANC kann beispielsweise dazu beitragen, die Ausgabe- und Verfolgungsleistung von Optokopplern und Radaren bei höheren Meeresspiegeln zu optimieren.
„Es beseitigt tatsächlich das Wanken, wodurch die Fähigkeiten des Radars und der optoelektronischen Geräte auf Kosten der zusätzlichen Stabilität erheblich verbessert werden“, erklärte er. „Da das Schiff wahrscheinlich ein Satellitensystem für die Kommunikation über den Horizont hinweg verwendet, trägt der Seakeeper-Dämpfer auch dazu bei, die Zuverlässigkeit der Verbindung zu erhöhen, indem er die Belastung des Stabilisierungs-Subsystems des Satellitenkommunikationssystems verringert.
Darüber hinaus muss sich jeder ANC, der U-Boot-Kontroll- oder Minenräumungsmissionen durchführt, notwendigerweise langsam bewegen und eine gute Stabilisierung während des Abstiegs und der Rückkehr der Ziellast benötigen. Die IUSV kann jetzt bei deutlich höheren Seebedingungen operieren. Wir haben herausgefunden, dass sich selbst ein stationäres IUSV relativ ruhig verhält, wenn es seitlich auf eine Welle mit einer Höhe von 1,5 Metern trifft, weil es einfach sanft auf und ab steigt und fällt, was ohne das Stabilisierungssystem unmöglich wäre.
Steuerung und Kontrolle
Der Longrunner wird normalerweise von einer dedizierten Kommandozentrale in Zycrafts Werk im Westen Singapurs betrieben. Die IUSV kann mit Standard-Breitbandfunkgeräten oder Mobilfunkmodems betrieben werden, während das L-Band-Satellitenkommunikationssystem Cobham SAILOR500 FleetBroadBand500 (FBB500) den Allwetter-Betrieb über den Horizont hinweg unterstützt.
„Mit einer einzigen Antenne werden alle Kontrollen und Datensätze verschlüsselt und zwischen dem ANC und der Küstenstation übertragen“, erklärte Sun. "Der Durchsatz des Datenübertragungskanals ermöglicht die verzögerungsfreie Übertragung des Radarbildes, der Bilder der optoelektronischen Station und aller Kameras, der Informationen des automatischen Erkennungssystems und der Parameter des Bootes selbst."
„Adaptive Bandbreitendrosselung wird verwendet, um die Kommunikation so zu steuern, dass die Verbindung zuverlässig bleibt“, fügte er hinzu. "Die aktuelle Lösung zur Fahrzeugsteuerung über den Horizont hinaus wurde 2013 und 2017 in ausgedehnten Tests getestet, als das IUSV 22 Tage lang für den kontinuierlichen unbemannten Betrieb eingesetzt wurde."
Das Unternehmen hat eine proprietäre Befehls- und Steuerungssoftware entwickelt, die auf den IUSV-Bordcomputer geladen wird. Es verwendet integrierte Algorithmen zur Kollisionserkennung und -vermeidung, damit das Schiff in Häfen und stark befahrenen Wasserstraßen autonom navigieren kann.
Zur Ausstattung der Kommandozentrale kamen zivile Computer und Großdisplays zum Einsatz. Drei Bildschirme zeigen Informationen vom Radar, von der optoelektronischen Station und Rundumkameras und ANC-Steuerungsvorgängen an.
„Wir haben ein hochwertiges Radarbild auf unserem Display, das auch Tracking-Informationen anzeigt“, fuhr Sun fort. „Wir sind stolz auf das Radarbild, weil es dem Betreiber ein sehr gutes Gefühl für die IUSV-Umgebung vermittelt – der Betreiber hat das fast vollständige Gefühl, an Bord eines echten Bootes zu sein.“
Währenddessen interagieren die IUSV-Subsysteme über ein lokales Netzwerk und werden von einem Host-Computer gesteuert, der Informationen austauscht und Datenpakete über eine Funk- oder Satellitenverbindung an die Küstenstation sendet. Das Prinzip der offenen Architektur ermöglicht es Zycraft, neue Fähigkeiten einfach in das Schiff zu integrieren und zu konfigurieren, sagte Sun.
Der Host-Computer bietet auch eine separate Kollisionserkennungs- und -vermeidungsfunktion, empfängt Informationen von einem automatischen Erkennungssystem, Lidar, Radar- und Bildgebungsgeräten und analysiert sie dann. Um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu verbessern, wurde die Kollisionsvermeidungssoftware 2013-2016 aktualisiert.
„Bei der Gestaltung des Kollisionsvermeidungsprogramms wurde der größte Wert auf die erhöhte Anpassungsfähigkeit der Plattform an die äußeren Bedingungen gelegt, die es Ihnen ermöglicht, sich in Bereichen mit starkem Verkehr sowie auf offenem Wasser ohne Bedienereingriff zu bewegen. Als Entscheidungsgrundlage dienen internationale Regeln zur Verhinderung von Schiffskollisionen, aber die wichtigste Regel sei die Selbsterhaltung, fügte er hinzu. "Der Mindestsicherheitsabstand bestimmt die Reaktion des ANC, auch wenn er Vorrang beim Durchgang hat."
Schiffsentwicklung
Zycraft schloss die erste Entwicklung des Vigilant IUSV im September 2013 ab, danach absolvierte Longrunner 2.000 Seemeilen in 24 Monaten Seeerprobung in den Gewässern Singapurs. Laut Zycraft nahm die Einheit an einer Demonstration für eine namenlose Flotte sowie an mehreren Operationen mit einer Dauer von mehr als 48 Stunden teil, darunter ein Seetest im Mai 2013 in einer Entfernung von 150 Seemeilen.
Das Unternehmen hat auch eine Reihe von realen Schiffsbewertungen der Rumpfeigenschaften durchgeführt, mit Schwerpunkt auf Segeldauer, Reichweite und Seetüchtigkeit des Rumpfdesigns, wobei die Langstreckenschiffe der Shomari-Klasse, die bemannten IUSV-Optionen von Zycraft, verwendet wurden an Reedereien in der Region zur Bekämpfung von Piraten sowie materielle und technische Versorgung.
Shomari-Schiffe haben die gleiche Rumpfform wie die Vigilant IUSV, die gleiche Gesamtverdrängung von 16 Tonnen und eine ähnliche Ausbalancierung, die es dem Unternehmen ermöglicht, Crew-Schiffe als Testplattformen zu verwenden.
Seit 2014 wurden Shomari LRVs einer Reihe von Dauertests unterzogen, darunter eine siebentägige Fahrt mit einer Reichweite von 1.100 Seemeilen. LRVs bestanden auch Stabilitätstests bei Wellenhöhen von bis zu 4 Metern, bei denen sie unter Volllast eine Höchstgeschwindigkeit von 34 Knoten erreichten.
Im Frühjahr 2017 testete das Unternehmen die IUSV im Südchinesischen Meer, wobei sie 22 Tage nonstop mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 6 Knoten mit periodischen Beschleunigungen segelte und schließlich eine Gesamtstrecke von 1.900 Seemeilen zurücklegte. Das Schiff ging mit etwas mehr als 6.000 Liter Dieselkraftstoff zu Probefahrten und kehrte mit 2.800 Litern in den Hafen zurück.
Die IUSV wurde von zwei Betreibern an Land betrieben, die das Schiff 24 Stunden am Tag überwachten, obwohl das Unternehmen auch ein Begleitboot zur Verfügung stellte, um alle auftretenden Probleme zu lösen.
Es versteht sich, dass die jüngsten Lebensdauertests Zycrafts Erwartungen hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs des IUSV, der Zuverlässigkeit seiner Elektronik und mechanischen Systeme bestärkt haben. Song sagte, dass diese Dauertests Daten über die Leistung der Sensor- und Navigationssysteme unter realen Bedingungen lieferten.
„Da die IUSV während der Tests lange Zeit die Möglichkeit hatte, den Seeverkehr und andere Ereignisse zu beobachten, konnten wir klare Schifffahrtsmuster erkennen und sogar mehrere gefährliche Annäherungen von Handelsschiffen miterleben“, - Sun teilte dies mit, weigerte sich jedoch, Details zu nennen.
"Es gab einige Herausforderungen, aber wir konnten Wege finden, diese zu überwinden und die Echtzeitfähigkeiten von IUSV durch Software-Updates zu optimieren."
Zukunftschancen
Großes Augenmerk legt das Unternehmen auf die Erweiterung des Aufgabenspektrums des Schiffes durch den Einsatz seines abgedichteten Modulraums für eine Nutzlast von 3x3x2 Metern mit einer maximalen Tragfähigkeit von 3 Tonnen.
„Dieses Fach wurde speziell für die Aufnahme einer Nutzlast entwickelt, die spezielle Handhabungsgeräte erfordert“, sagte Sung. „Um diese Ziellast zu unterstützen, können Zusatzgeräte wie Elektronikschränke im dafür vorgesehenen Laderaum installiert werden.“
Im vorgeschlagenen kostengünstigen U-Boot-Abwehrkonzept wird das IUSV mit einem kompletten Aktiv/Passiv-Sonar ausgestattet, das von einem der Technologiepartner von Zycraft geliefert wird. Das Boot wird als Ersatz für die U-Boot-Abwehrplattform dienen, sodass bemannte Kampfschiffe Ablenkungen vermeiden und andere Aufgaben ausführen können.
Zycraft hat das YZDDS-920 DDS (Tauchererkennungssonar) entwickelt. Das kompakte Sonarsystem mit einer Höhe von 300 mm und einem Durchmesser von 425 mm kann an Bord der Vigilant IUSV, anderer ANC- und Marineschiffe installiert oder als stationäres Gerät zum Schutz von Häfen oder Küsteninfrastruktur verwendet werden.
Das DDS soll nach Angaben des Unternehmens Open-Circuit-Taucher auf Entfernungen von bis zu 600 Metern und Taucher mit regenerativem Atemschutzgerät auf Entfernungen von bis zu 400 Metern in alle Richtungen bis zu einer maximalen Tiefe von 50 Metern erkennen. Das System umfasst eine 45 kg schwere Antenneneinheit, eine Recheneinheit und eine grafische Benutzeroberfläche auf einem Laptop. Es kann bis zu 100 Objekte gleichzeitig verfolgen und bei erkannter Bedrohung selbstständig ein Warnsignal ausgeben.
Das Unternehmen sucht derzeit nach einem Partner für die Integration des Sonarsystems in die IUSV. In naher Zukunft ist geplant, einen weiteren Langstreckentest mit Fokus auf Unterwasserforschung und -beobachtung durchzuführen. Song wies darauf hin, dass die Arbeit an der Integration von Sonar den Weg für die Einführung von Technologien zur U-Boot-Kriegsführung in der Zukunft ebnen könnte. Zycraft rechnet auch mit einer erhöhten Nachfrage nach Such- und Rettungsaktionen.
Das Unternehmen stellte fest, dass das IUSV-Gerät, das mit entsprechenden Sensorsystemen und Detektoren zur Übertragung von Koordinaten in Notsituationen ausgestattet ist, eine ausgezeichnete Wahl für Länder mit langen Küsten und weiten Meeresgebieten sein könnte.
Das für Such- und Rettungseinsätze konfigurierte IUSV-Gerät kann bei solchen Einsätzen lange Zeit auf See bleiben, während ein speziell entwickeltes Modul es dem Bediener ermöglicht, Überlebende mit einem Roboterarm aus der Ferne zu retten und bis zu sieben Tragen mit den Verwundeten zu tragen.
Patientenüberwachungsgeräte können in Geräte integriert werden, um den psychischen Zustand der Opfer zu überwachen und Informationen an den Küstendienst zu senden, noch bevor sie an Land ankommen.
Zur Aufklärung und Informationsbeschaffung erwägt Zycraft den Einsatz von Off-Board-Sensoren wie angebundenen Drohnen für die langfristige visuelle Überwachung. Es können jedoch kundenspezifische Nutzlastmodule eingesetzt werden, um spezifische Kundenanforderungen sowohl für zivile als auch für militärische Zwecke zu erfüllen.
Das Unternehmen möchte auch in den Schulungs- und Simulationsmarkt einsteigen und begann in diesem Zusammenhang mit der Entwicklung eines neuen Projekts M75 Unmanned Target Boat. Das 0,9 Tonnen schwere AHK-Target hat eine Gesamtlänge von 5,8 Metern, eine Breite von 1,6 Metern und einen Tiefgang von 0,33 Metern. Das Boot ist mit einem Außenbordmotor Yamaha F115 ausgestattet, mit dem Sie eine Geschwindigkeit von 35 Knoten erreichen können, ein Kraftstofftank mit einem Fassungsvermögen von 220 Litern ermöglicht es Ihnen, bis zu 23 Stunden bei einer Geschwindigkeit von 12 Knoten oder 5. auf See zu sein Stunden bei stabilen Höchstgeschwindigkeiten.
ANK Vigilant IUSV ist Teil einer kleinen, aber expandierenden Reihe von vielseitigen unbewohnten Plattformen mit großer Verdrängung, die im asiatisch-pazifischen Raum entwickelt werden.
Unter den Ländern mit ANC-Plattformen über 11 Meter Länge sind China und Singapur besonders hervorzuheben, die jeweils das 20 Tonnen schwere JARI-Multitask-Boot (China Shipbuilding Industry Corporation) und das 22-Tonnen-Boot Venus 16 (ST Engineering) entwickeln, optimiert für meine Aktion.
Große unbemannte Überwasserschiffe bieten Flotten mehrere Vorteile. Beispielsweise haben größere Rümpfe tendenziell mehr Nutzlastvolumen und Kraftstoffkapazität, was den Betreibern mehr Flexibilität und Kontrollradius bietet. Größere Plattformen können optional für Aufgaben verwaltet werden, die ein besseres Situationsbewusstsein und eine komplexe Entscheidungsfindung erfordern.
Aufgrund ihrer Größe und Verdrängung operieren große Automatikschiffe jedoch in der Regel von Küstenstützpunkten aus, da sie für die meisten Schiffe, mit Ausnahme der universellen Amphibienschiffe, die über große Landungsdocks verfügen, zu schwerfällig und zu schwer für den Start sind und Heben an Bord.
