Zycraft, una empresa con sede en Singapur que se especializa en el diseño y fabricación de embarcaciones automáticas de superficie (ANC) para aplicaciones civiles y militares, continúa mejorando el prototipo de la clase Longrunner de la clase Vigilant del buque de superficie no tripulado independiente ANC (IUSV) añadiendo nuevas capacidades..
En marzo, Zycraft instaló una boquilla contra incendios a control remoto y una bomba contra incendios eléctrica junto con hardware y software auxiliares para probar los conceptos de extinción de incendios a distancia. El equipo autónomo de extinción de incendios ha demostrado su capacidad para suministrar agua a una distancia máxima de 40 metros, aunque la empresa planea actualizar el sistema para aumentar el alcance.
La plataforma de fuego sin tripulación es uno de los varios conceptos que se están explorando en la plataforma Longrunner, según el presidente de Zycraft, James Sun. Agregó que otras opciones especializadas se encuentran en diferentes etapas de diseño o construcción, por ejemplo: guerra antisubmarina, reconocimiento y vigilancia naval, acción contra minas y búsqueda y rescate.
“Los ANC más pequeños dependen del vehículo de lanzamiento y de los métodos de lanzamiento y recuperación apropiados, y a medida que los sistemas evolucionen, los problemas operativos persistirán, especialmente en alta mar. Además, aumentar el alcance reduce la carga útil del ANC y aumenta los costos del vehículo de lanzamiento. Con el concepto IUSV involucrado, las flotas tampoco necesitan construir barcos más grandes solo para transportar ANC más pequeños, sino que pueden confiar en la capacidad de carga del IUSV más grande y el largo tiempo de navegación inherente para transportar el equipo objetivo requerido … los buques de guerra deben centrarse en dónde son naves enemigas y no deben ser lastradas por la dirección de un pequeño ANC.
"Después de dejar su base, la IUSV puede ir al área de operación y luego permanecer allí durante mucho tiempo, necesitando solo un reabastecimiento de combustible poco frecuente para aumentar la duración de la estadía en el mar", agregó.
añadió.
Construcción y planta de energía
Según Zycraft, el Vigilant IUSV se diseñó desde el principio como una plataforma deshabitada, de modo que el producto final pudiera optimizarse fácilmente para diversas tareas, en contraposición al refinamiento de los barcos o barcos tradicionales. Sin embargo, se puede habitar opcionalmente, la timonera en tándem puede acomodar hasta dos operadores, sentados en asientos con suspensión SHOXS estándar militar que absorben los golpes.
La construcción comenzó a principios de 2010 con el buque líder Longrunner botado en octubre de 2011. Toda la línea se basa en un casco ligero de 16,5 metros de largo y 3,6 metros de ancho, con un peso en vacío de unos 8500 kg y un desplazamiento total de 16000 kg, incluida una carga útil y 7000 kg de combustible.
El cuerpo de Longrunner tiene una alta relación de alargamiento, lo que reduce la resistencia al flujo. Está hecho del compuesto de fibra de carbono reforzado con nanotubos de carbono patentado por Arovex. Según Zycraft, el casco es un 40% más resistente y un 75% más ligero que un casco de tamaño similar hecho de aluminio o fibra de vidrio de grado marino tradicional, lo que permite que ANC alcance altas velocidades sin la necesidad de motores grandes y pesados. La combinación de un casco liviano y motores de baja cilindrada permite transportar más carga útil y combustible a bordo para aumentar el rango y las capacidades de crucero.
El Vigilant IUSV tiene una velocidad máxima de 40 nudos y una duración de navegación de más de 30 días, según la especificación proporcionada por la compañía, con una autonomía de crucero de hasta 1.500 millas náuticas en configuración estándar a una velocidad económica de 12 nudos.
"Creemos que la duración de la navegación es una característica clave para ANC, ya que el vehículo debe observar a bajas velocidades durante períodos prolongados de tiempo durante el despliegue", dijo Song. "Una velocidad máxima de 40 nudos es bastante adecuada para el ANC, ya que una embarcación de este tamaño con velocidades más altas no se puede utilizar eficazmente con olas de más de un metro".
ANK está equipado con dos motores diesel turboalimentados Yanmar 6LY3-ETP con un volumen de 5, 8 litros y un peso en seco de 640 kg cada uno, que generan una potencia total de 960 CV. Los motores están acoplados a través de una caja de cambios ZF Marine ZF 280-1 a los propulsores de popa Konrad Marine 680 con hélices coaxiales que giran en sentido contrario, que han sido especialmente seleccionadas por su capacidad para proporcionar una eficiencia óptima en un rango de velocidad de hasta 40 nudos.
“También tenemos experiencia con el sistema de transmisión directa Arneson ASD10 equipado con hélices Rolla de cinco palas en un barco con una forma de casco similar”, explicó Sun. “Ambas configuraciones proporcionan una buena eficiencia de combustible, especialmente durante las operaciones de patrulla a baja velocidad, que son una de las misiones principales de la ANC.
Con tal sistema de propulsión, tenemos un consumo de combustible de unos 10-15 litros por hora a una velocidad de 6 nudos en condiciones favorables, es decir, el tiempo de navegación aumenta significativamente con el volumen existente de tanques de combustible”.
Conjunto de equipo
El dispositivo Vigilant 1USV está equipado con un kit de sensores, que incluye un sistema de reconocimiento automático, una estación de vigilancia optoelectrónica en la azotea Current Corporation Night Navigator 3 y un mástil de radar Simrad Broadband 4G con un rango de detección declarado de 36 millas náuticas, así como estabilizados todos -cámaras redondas.
La estación electro-óptica de levantamiento incluye una cámara termográfica de alta resolución sin enfriar con un tamaño de matriz de 640x480 y un campo de visión doble de 20 ° y 6, 8 °, así como un zoom óptico de 3x y un zoom continuo digital de 12x; convertidor de imágenes nocturnas de alta resolución con un campo de visión de 20 ° y aumento digital continuo 12x; Cámara diurna de alta resolución con una resolución de 1080i / 720p y campos de visión de 50 ° a 5.4 °, zoom óptico 10x y zoom digital 12x.
Mientras tanto, el sistema de sonido envolvente de 360 ° consta de seis cámaras de baja iluminación AXIS Communications Q16 de 4MP con velocidades de cuadro de hasta 120 fps, conectadas en red. Las cámaras están alojadas en un módulo autolimpiante que utiliza chorros de aire para limpiar las lentes y garantizar una excelente visibilidad en todas las condiciones climáticas, dijo Sun.
“El video se estabiliza mediante algoritmos de software para que la imagen de salida permanezca estable incluso cuando el IUSV está rodando. Esto facilita la detección de objetos. Usamos el software para ampliar instantáneamente la imagen del objeto automáticamente con el fin de reducir la carga para el operador.
La fuente de alimentación a bordo es proporcionada por un generador de 12 kW de Fischer Panda, mientras que un generador de 5 kW proporciona energía adicional para los sistemas funcionales y asegura un funcionamiento continuo en caso de una falla del generador principal.
El IUSV está equipado con un estabilizador giroscópico Seakeeper Modelo 7000A diseñado para estabilizar barcos con una masa total de 15 a 25 toneladas. Según la especificación, el modelo 7000 A con dimensiones 910x990x710 mm y un peso de 455 kg puede proporcionar un par de amortiguación de hasta 15000 Nm y compensar un momento cinético de hasta 7000 Nm / s. Para su plena promoción se requieren 45 minutos (aunque puede alcanzar modos de funcionamiento aproximadamente 20 minutos después del encendido) y una potencia de 3000 W, en modo estable, se requiere una potencia de 1500-2000 W y 8 l / min de agua de mar. requerido para enfriar.
Song señaló que estos sistemas de estabilización se utilizan normalmente en embarcaciones de navegación marítima tripuladas para reducir la amplitud de balanceo y mejorar la comodidad de la tripulación y los pasajeros, aunque ofrecen importantes beneficios para las plataformas deshabitadas. Por ejemplo, un ANC estable puede ayudar a optimizar la salida y el rendimiento de seguimiento de optoacopladores y radares a niveles del mar más altos.
“En realidad, elimina el balanceo, lo que aumenta significativamente las capacidades del radar y los dispositivos optoelectrónicos a expensas de una mayor estabilidad”, explicó. “Dado que es probable que el barco utilice un sistema de satélite para comunicaciones sobre el horizonte, el amortiguador Seakeeper también ayuda a aumentar la confiabilidad de la conexión al reducir la carga en el subsistema de estabilización del sistema de comunicaciones por satélite.
Además, cualquier ANC que lleve a cabo misiones de control submarino o de desminado debe necesariamente moverse lentamente y necesitar una buena estabilización durante el descenso y retorno de la carga objetivo. El IUSV ahora puede operar en condiciones de mar significativamente más altas. Descubrimos que incluso un IUSV estacionario se comporta con relativa calma cuando golpea el lado de una ola con una altura de 1,5 metros, porque simplemente sube y baja suavemente, lo que sería imposible sin el sistema de estabilización.
Comando y control
El Longrunner generalmente se opera desde un centro de comando dedicado ubicado en las instalaciones de Zycraft en el oeste de Singapur. El IUSV se puede operar usando radios de banda ancha estándar o módems celulares, mientras que el sistema de comunicaciones por satélite de banda L Cobham SAILOR500 FleetBroadBand500 (FBB500) admite operaciones en todo clima sobre el horizonte.
“Con una sola antena, todos los controles y conjuntos de datos se encriptan y pasan entre el ANC y la estación costera”, explicó Sun. "El rendimiento del canal de transmisión de datos permite la transmisión de la imagen del radar, las imágenes de la estación optoelectrónica y todas las cámaras, la información del sistema de reconocimiento automático y los parámetros del propio barco sin demora".
“La limitación de ancho de banda adaptable se utiliza para controlar las comunicaciones de modo que la conexión siga siendo confiable”, agregó. "La solución actual de control de vehículos sobre el horizonte se probó en pruebas extendidas en 2013 y 2017, cuando el IUSV se implementó durante 22 días para operaciones continuas no tripuladas".
La empresa ha desarrollado un software de mando y control patentado que se carga en la computadora de a bordo de IUSV. Utiliza algoritmos integrados de detección y prevención de colisiones para permitir que la embarcación navegue de forma autónoma en puertos y vías fluviales transitadas.
Se utilizaron computadoras civiles y pantallas grandes para equipar el centro de comando. Tres pantallas de visualización muestran información del radar, de la estación optoelectrónica y cámaras completas y operaciones de control ANC.
"Tenemos una imagen de radar de alta calidad en nuestra pantalla, que también muestra información de seguimiento", continuó Sun. "Estamos orgullosos de la imagen del radar porque le da al operador una muy buena idea del entorno IUSV; el operador tiene la sensación casi completa de que está a bordo de un barco real".
Mientras tanto, los subsistemas IUSV interactúan a través de una red local y están controlados por una computadora central que intercambia información y envía paquetes de datos a la estación costera a través de un enlace de radio o satélite. El principio de arquitectura abierta permite a Zycraft integrar y configurar fácilmente nuevas capacidades en la embarcación, dijo Sun.
La computadora host también ofrece una función separada de detección y prevención de colisiones, que recibe información de un sistema de reconocimiento automático, lidar, radar y dispositivos de imágenes y luego la analiza. Para mejorar la precisión y confiabilidad, el software para evitar colisiones se actualizó en 2013-2016.
“En el diseño del programa para evitar colisiones, la mayor parte del esfuerzo se dedicó a aumentar la adaptabilidad de la plataforma a las condiciones externas, lo que le permite moverse en áreas con mucho tráfico, así como en aguas abiertas sin la intervención del operador. Las reglas internacionales para prevenir colisiones de barcos en el mar se utilizan como base para la toma de decisiones, pero la regla más importante es la autoconservación, agregó. "La distancia mínima de seguridad determina la respuesta del ANC incluso cuando tiene prioridad de paso".
Desarrollo de barcos
Zycraft completó el desarrollo inicial del Vigilant IUSV en septiembre de 2013, después de lo cual Longrunner completó 2.000 millas náuticas en 24 meses de pruebas en el mar en aguas de Singapur. Según Zycraft, la unidad participó en una demostración para una flota anónima y también participó en varias operaciones que duraron más de 48 horas, incluida una prueba en el mar en mayo de 2013 a una distancia de 150 millas náuticas.
La compañía también ha llevado a cabo una serie de evaluaciones marinas del mundo real de las propiedades del casco, con énfasis en la duración de la navegación, el alcance y la navegabilidad del diseño del casco, utilizando los buques de largo alcance de la clase Shomari, las opciones IUSV con tripulación que ofrece Zycraft. a navieras de la región para combatir piratas y suministro material y técnico.
Los barcos Shomari tienen la misma forma de casco que el Vigilant IUSV, el mismo desplazamiento total de 16 toneladas y un equilibrio similar, lo que permite a la empresa utilizar embarcaciones de tripulación como plataformas de prueba.
Desde 2014, los LRV de Shomari se han sometido a una serie de pruebas de resistencia, incluida una navegación de siete días en un rango de 1.100 millas náuticas. Los LRV también superaron las pruebas de estabilidad en olas de hasta 4 metros de altura, durante las cuales alcanzaron una velocidad máxima de 34 nudos a plena carga.
En la primavera de 2017, la compañía probó el IUSV en el Mar de China Meridional, durante el cual navegó sin escalas durante 22 días a una velocidad promedio de 6 nudos con aceleraciones periódicas, cubriendo finalmente una distancia total de 1.900 millas náuticas. El buque salió de pruebas con poco más de 6.000 litros de gasóleo y regresó a puerto con 2.800 litros.
El IUSV fue operado por dos operadores en tierra, monitoreando la embarcación las 24 horas del día, aunque la empresa también proporcionó una embarcación de escolta para resolver cualquier problema que surgiera.
Se entiende que las pruebas de vida recientes han reforzado las expectativas de Zycraft sobre la economía de combustible del IUSV, la confiabilidad de sus sistemas electrónicos y mecánicos. Song dijo que estas pruebas de resistencia proporcionaron datos sobre el rendimiento del sensor y los sistemas de navegación en condiciones del mundo real.
“Dado que IUSV tuvo la oportunidad de observar el tráfico marítimo y otros eventos durante mucho tiempo durante las pruebas, pudimos reconocer patrones de envío claros e incluso fuimos testigos de varias aproximaciones peligrosas de embarcaciones comerciales”, - Compartió Sun, pero se negó a dar detalles.
"Hubo algunos desafíos, pero pudimos encontrar formas de superarlos y optimizar las capacidades en tiempo real de IUSV a través de actualizaciones de software".
Oportunidades futuras
La empresa presta gran atención a ampliar la gama de tareas del buque utilizando su compartimento modular sellado para una carga útil de 3x3x2 metros con una capacidad máxima de 3 toneladas.
“Este compartimiento está diseñado específicamente para acomodar una carga útil que requiere equipo de manipulación especializado”, dijo Sung. "Para soportar esta carga objetivo, se pueden instalar equipos auxiliares, como gabinetes electrónicos, en la bodega de carga designada".
En el concepto de defensa antisubmarino de bajo costo propuesto, el IUSV estará equipado con un sonar activo / pasivo completo suministrado por uno de los socios tecnológicos de Zycraft. El barco funcionará como un reemplazo de la plataforma antisubmarina, permitiendo que los barcos de combate tripulados eviten distracciones y realicen otras tareas.
Zycraft ha desarrollado el YZDDS-920 DDS (sonar de detección de buzos). El sistema de sonda compacto, de 300 mm de alto y 425 mm de diámetro, se puede instalar a bordo del Vigilant IUSV, otros buques ANC y marinos, o se puede utilizar como dispositivo estacionario para proteger puertos o infraestructura costera.
Según la empresa, el DDS está diseñado para detectar buzos en circuito abierto a distancias de hasta 600 metros y buceadores equipados con aparato respiratorio regenerativo a distancias de hasta 400 metros en todas las direcciones hasta una profundidad máxima de 50 metros. El sistema incluye una unidad de antena que pesa 45 kg, una unidad de procesamiento y una interfaz gráfica de usuario en una computadora portátil. Puede rastrear simultáneamente hasta 100 objetos y emitir de forma independiente una señal de advertencia cuando se detecta una amenaza.
Actualmente, la compañía está buscando un socio para integrar el sistema de sonar en el IUSV, con planes para realizar otra prueba de viaje largo en un futuro cercano, centrándose en la investigación y observación submarinas. Song señaló que el trabajo en la integración del sonar podría abrir el camino para la introducción de tecnologías de guerra antisubmarina en el futuro. Zycraft también espera una mayor demanda de operaciones de búsqueda y rescate.
La compañía señaló que el dispositivo IUSV, equipado con sistemas de sensores y detectores apropiados para transmitir coordenadas en situaciones de emergencia, podría ser una excelente opción para países con costas extensas y vastas áreas marítimas.
El dispositivo IUSV, configurado para búsqueda y rescate, durante tales operaciones puede permanecer en el mar durante mucho tiempo, mientras que un módulo especialmente diseñado permite al operador rescatar a los sobrevivientes de forma remota utilizando un brazo robótico y llevar hasta siete camillas con los heridos.
Los dispositivos de monitoreo de pacientes se pueden incorporar al equipo para monitorear el estado psicológico de las víctimas y enviar información al servicio costero incluso antes de llegar a tierra.
Para el reconocimiento y la recopilación de inteligencia, Zycraft está considerando implementar sensores externos, como drones atados, para una vigilancia visual a largo plazo. Sin embargo, los módulos de carga útil personalizados se pueden implementar para cumplir con los requisitos específicos del cliente, tanto para fines civiles como militares.
La compañía también quiere ingresar al mercado de la capacitación y la simulación, en relación con lo cual comenzó el desarrollo de un nuevo proyecto M75 Unmanned Target Boat. El objetivo AHK que pesa 0,9 toneladas tiene una longitud total de 5,8 metros, una anchura de 1,6 metros y un calado de 0,33 metros. El barco está equipado con un motor fuera de borda Yamaha F115, que le permite alcanzar una velocidad de 35 nudos, un tanque de combustible con una capacidad de 220 litros le permite estar en el mar hasta 23 horas a una velocidad de 12 nudos o 5 horas a velocidades máximas estables.
ANK Vigilant IUSV es parte de una línea pequeña pero en expansión de plataformas deshabitadas versátiles y de gran desplazamiento en desarrollo en la región de Asia y el Pacífico.
Entre los países con plataformas ANC de más de 11 metros de eslora, destacan especialmente China y Singapur, desarrollando respectivamente el barco multitarea JARI de 20 toneladas (China Shipbuilding Industry Corporation) y el barco de 22 toneladas Venus 16 (ST Engineering), optimizado para acción contra minas.
Los grandes buques de superficie no tripulados ofrecen varias ventajas a las flotas. Por ejemplo, los cascos más grandes tienden a tener más volumen de carga útil y capacidad de combustible, lo que brinda a los operadores más flexibilidad y radio de control. Las plataformas más grandes se pueden administrar opcionalmente para tareas que requieren una mejor conciencia de la situación y una toma de decisiones compleja.
Sin embargo, debido a su gran tamaño y desplazamiento, los grandes barcos automáticos, por regla general, operan desde bases costeras, ya que para la mayoría de los barcos, con la excepción de los barcos anfibios universales, que tienen grandes muelles de aterrizaje, son demasiado engorrosos y pesados para botarlos. y levantamiento a bordo.
