A Zycraft, uma empresa com sede em Cingapura especializada no projeto e fabricação de barcos automáticos de superfície (ANC) para aplicações civis e militares, continua a aprimorar o protótipo da classe Longrunner da classe Vigilant ANC Independent Unmanned Surface Vessel (IUSV) adicionando novos recursos.
Em março, a Zycraft instalou um bico de incêndio com controle remoto e uma bomba elétrica de incêndio, juntamente com hardware e software auxiliares para testar os conceitos de combate a incêndio remoto. O equipamento autônomo de extinção de incêndio demonstrou sua capacidade de fornecer água a uma distância máxima de 40 metros, embora a empresa planeje atualizar o sistema para aumentar o alcance.
A plataforma de fogo sem tripulação é um dos vários conceitos que estão sendo explorados na plataforma Longrunner, de acordo com o presidente da Zycraft, James Sun. Ele acrescentou que outras opções especializadas estão em diferentes estágios de projeto ou construção, por exemplo: guerra anti-submarina, reconhecimento e vigilância naval, ação contra minas e busca e resgate.
“ANCs menores dependem do veículo de lançamento e dos métodos apropriados de lançamento e recuperação e, conforme os sistemas evoluem, os problemas operacionais persistirão, especialmente em alto mar. Além disso, aumentar o alcance reduz a carga útil do ANC e aumenta os custos do veículo lançador. Com o conceito IUSV envolvido, as frotas também não precisam construir navios maiores apenas para transportar ANCs menores, em vez disso, podem contar com a maior capacidade de transporte do IUSV e o longo tempo de navegação inerente para transportar o equipamento de destino necessário … os navios de guerra devem se concentrar em onde são navios inimigos e não são sobrecarregados pela gestão de um pequeno ANC."
“Depois de sair de sua base, o IUSV pode ir para a área de operação e aí permanecer por muito tempo, precisando apenas de reabastecimento raro para aumentar o tempo de permanência no mar”, afirmou.
ele adicionou.
Construção e usina
Segundo a Zycraft, o Vigilant IUSV foi concebido desde o início como uma plataforma desabitada, para que o produto final pudesse ser facilmente otimizado para várias tarefas, ao contrário do requinte dos barcos ou navios tradicionais. No entanto, pode ser opcionalmente habitada, a casa do leme tandem pode acomodar até dois operadores, sentados em assentos com suspensão SHOXS de padrão militar com amortecimento de choque.
A construção começou no início de 2010 com o navio líder Longrunner lançado em outubro de 2011. Toda a linha é baseada em um casco leve de 16,5 metros de comprimento e 3,6 metros de largura, com um peso vazio de cerca de 8.500 kg e um deslocamento total de 16.000 kg, incluindo uma carga útil e 7.000 kg de combustível.
O corpo do Longrunner tem uma alta taxa de alongamento, o que reduz a resistência ao fluxo. É feito de composto de fibra de carbono reforçado com nanotubo de carbono proprietário da Arovex. De acordo com a Zycraft, o casco é 40% mais forte e 75% mais leve do que um casco de tamanho semelhante feito de alumínio ou fibra de vidro de grau marítimo tradicional, permitindo que o ANC alcance altas velocidades sem a necessidade de motores grandes e pesados. A combinação de um casco leve e motores de baixo deslocamento permite que mais carga útil e combustível sejam transportados a bordo para maior alcance e capacidades de cruzeiro.
O Vigilant IUSV tem velocidade máxima de 40 nós e duração de navegação superior a 30 dias, conforme especificação fornecida pela empresa, com autonomia de até 1.500 milhas náuticas em configuração padrão a uma velocidade econômica de 12 nós.
“Acreditamos que a duração da navegação é uma característica fundamental do ANC, já que o veículo deve observar em baixas velocidades por longos períodos de tempo durante o desdobramento”, disse Song. "Uma velocidade máxima de 40 nós é bastante adequada para o ANC, já que uma embarcação desse tamanho com velocidades mais altas não pode ser usada efetivamente com alturas de onda acima de um metro."
O ANK está equipado com dois motores diesel turboalimentados Yanmar 6LY3-ETP com um volume de 5,8 litros e um peso seco de 640 kg cada, que geram uma potência total de 960 cv. Os motores são acoplados por meio de uma caixa de câmbio ZF Marine ZF 280-1 aos drives de popa Konrad Marine 680 com hélices coaxiais contra-rotativas, que foram especialmente selecionados por sua capacidade de fornecer eficiência ideal em uma faixa de velocidade de até 40 nós.
“Também temos experiência com o sistema de acionamento direto Arneson ASD10 equipado com hélices Rolla de cinco pás em um barco com formato de casco semelhante”, explicou Sun. “Ambas as configurações fornecem boa eficiência de combustível, especialmente durante as operações de patrulha de baixa velocidade, que são uma das principais missões do ANC.
Com esse sistema de propulsão, temos um consumo de combustível de cerca de 10-15 litros por hora a uma velocidade de 6 nós em condições favoráveis, ou seja, o tempo de navegação aumenta significativamente com o volume existente de tanques de combustível.”
Conjunto de equipamentos
O dispositivo Vigilant 1USV é equipado com um kit de sensor, que inclui um sistema de reconhecimento automático, uma estação de vigilância optoeletrônica de telhado Current Corporation Night Navigator 3 e um radar de mastro Simrad Broadband 4G com um alcance de detecção declarado de 36 milhas náuticas, bem como todos estabilizados câmeras circulares.
A estação eletro-óptica de pesquisa inclui um termovisor não resfriado de alta resolução com um tamanho de matriz de 640x480 e um campo de visão duplo de 20 ° e 6,8 °, bem como zoom ótico 3x e zoom digital contínuo 12x; conversor de imagens noturnas de alta resolução com campo de visão de 20 ° e ampliação digital contínua de 12x; câmera diurna de alta resolução com resolução de 1080i / 720p e campos de visão de 50 ° a 5,4 °, zoom ótico 10x e zoom digital 12x.
Enquanto isso, o 360 ° Surround System consiste em seis câmeras de baixa luminosidade AXIS Communications Q16 de 4MP com taxas de quadros de até 120 fps, conectadas em rede. As câmeras estão alojadas em um módulo de autolimpeza que usa jatos de ar para limpar as lentes para garantir excelente visibilidade em todas as condições climáticas, disse Sun.
“O vídeo é estabilizado por algoritmos de software para que a imagem de saída permaneça estável mesmo quando o IUSV estiver rodando. Isso facilita a detecção de objetos. Usamos o software para ampliar instantaneamente a imagem do objeto automaticamente, a fim de reduzir a carga do operador."
A fonte de alimentação a bordo é fornecida por um gerador de 12 kW da Fischer Panda, enquanto um gerador de 5 kW fornece energia adicional para sistemas funcionais e garante operação contínua em caso de falha do gerador principal.
O IUSV é equipado com um estabilizador giroscópico Seakeeper modelo 7000A projetado para estabilizar navios com uma massa total de 15 a 25 toneladas. De acordo com a especificação, o modelo 7000 A com dimensões 910x990x710 mm e pesando 455 kg pode fornecer torque de amortecimento de até 15000 Nm e compensar o momento cinético de até 7000 Nm / s. Para sua promoção total, são necessários 45 minutos (embora possa atingir os modos de operação aproximadamente 20 minutos após ligar) e uma potência de 3000 W, em modo estável, uma potência de 1500-2000 W e 8 l / min de água do mar é necessário para o resfriamento.
Song observou que esses sistemas de estabilização são normalmente usados em navios com tripulação para reduzir a amplitude de rotação e melhorar o conforto da tripulação e dos passageiros, embora ofereçam benefícios significativos para plataformas desabitadas. Por exemplo, um ANC estável pode ajudar a otimizar a saída e o desempenho de rastreamento de optoacopladores e radares em níveis mais altos do mar.
“Na verdade, ele remove a rolagem, aumentando significativamente as capacidades do radar e dos dispositivos optoeletrônicos em detrimento da estabilidade adicional”, explicou ele. “Como o navio provavelmente usará um sistema de satélite para comunicações além do horizonte, o amortecedor Seakeeper também ajuda a aumentar a confiabilidade da conexão, reduzindo a carga no subsistema de estabilização do sistema de comunicações por satélite.
Além disso, qualquer ANC realizando controle de submarino ou missões de desminagem deve necessariamente mover-se lentamente e precisar de boa estabilização durante a descida e retorno da carga alvo. O IUSV agora pode operar em condições de mar significativamente mais altas. Descobrimos que mesmo um IUSV estacionário se comporta com relativa calma ao bater na lateral de uma onda com altura de 1,5 metros, porque simplesmente sobe e desce suavemente, o que seria impossível sem o sistema de estabilização.”
Comando e controle
O Longrunner é normalmente operado a partir de um centro de comando dedicado localizado nas instalações da Zycraft no oeste de Cingapura. O IUSV pode ser operado usando rádios de banda larga padrão ou modems celulares, enquanto o sistema de comunicações via satélite Cobham SAILOR500 FleetBroadBand500 (FBB500) banda L suporta operações over-the-horizon em qualquer clima.
“Com uma única antena, todos os controles e conjuntos de dados são criptografados e passados entre o ANC e a estação costeira”, explicou Sun. “A vazão do canal de transmissão de dados permite a transmissão sem demora da imagem do radar, das imagens da estação optoeletrônica e de todas as câmeras, das informações do sistema de reconhecimento automático e dos parâmetros do próprio barco”.
“A aceleração adaptável da largura de banda é usada para controlar as comunicações de forma que a conexão permaneça confiável”, acrescentou. "A solução atual de controle de veículos além do horizonte foi testada em testes prolongados em 2013 e 2017, quando o IUSV foi implantado por 22 dias para operações não tripuladas contínuas."
A empresa desenvolveu software proprietário de comando e controle que é carregado no computador de bordo IUSV. Ele usa algoritmos integrados de detecção e prevenção de colisões para permitir que a embarcação navegue de forma autônoma em portos e vias navegáveis movimentadas.
Computadores civis e grandes monitores foram usados para equipar o centro de comando. Três telas de exibição exibem informações do radar, da estação optoeletrônica e câmeras gerais e operações de controle ANC.
“Temos uma imagem de radar de alta qualidade em nosso monitor, que também mostra informações de rastreamento”, Sun continuou. "Estamos orgulhosos da imagem do radar porque dá ao operador uma noção muito boa do ambiente IUSV - o operador tem a sensação quase completa de que está a bordo de um barco de verdade."
Enquanto isso, os subsistemas IUSV interagem por meio de uma rede local e são controlados por um computador host que troca informações e envia pacotes de dados para a estação costeira por meio de um link de rádio ou satélite. O princípio de arquitetura aberta permite que a Zycraft integre e configure facilmente novos recursos na embarcação, disse a Sun.
O computador host também oferece uma detecção de colisão separada e função de prevenção, recebendo informações de um sistema de reconhecimento automático, lidar, radar e dispositivos de imagem e, em seguida, analisando-as. Para melhorar a precisão e a confiabilidade, o software de prevenção de colisões foi atualizado em 2013-2016.
“Na concepção do programa anti-colisão, a maior parte do esforço foi canalizada para o aumento da adaptabilidade da plataforma às condições exteriores, o que permite deslocar-se em zonas de tráfego intenso, bem como em mar aberto sem intervenção do operador. As regras internacionais para evitar colisões de navios no mar são usadas como base para a tomada de decisões, mas a regra mais importante é a autopreservação, acrescentou. "A distância mínima de segurança determina a resposta do ANC mesmo quando tem prioridade de passagem."
Desenvolvimento de navios
Zycraft concluiu o desenvolvimento inicial do Vigilant IUSV em setembro de 2013, após o qual Longrunner completou 2.000 milhas náuticas em 24 meses de testes de mar nas águas de Cingapura. Segundo a Zycraft, a unidade participou de uma demonstração para uma frota não identificada, além de diversas operações com duração superior a 48 horas, incluindo um teste de mar em maio de 2013 a uma distância de 150 milhas náuticas.
A empresa também realizou uma série de avaliações marítimas do mundo real das propriedades do casco, com ênfase na duração da navegação, alcance e navegabilidade do projeto do casco, usando os navios de longo alcance da classe Shomari, as opções IUSV com tripulação que a Zycraft oferece a armadores da região para combate a piratas e fornecimento de material e técnico.
Os navios shomari têm o mesmo formato do casco do Vigilant IUSV, o mesmo deslocamento total de 16 toneladas e balanceamento semelhante, o que permite à empresa utilizar embarcações da tripulação como plataformas de teste.
Desde 2014, os LRVs de Shomari passaram por uma série de testes de resistência, incluindo uma navegação de sete dias com alcance de 1.100 milhas náuticas. Os LRVs também foram aprovados em testes de estabilidade em alturas de onda de até 4 metros, durante os quais atingiram uma velocidade máxima de 34 nós sob carga total.
Na primavera de 2017, a empresa testou o IUSV no Mar da China Meridional, durante o qual navegou sem parar por 22 dias a uma velocidade média de 6 nós com acelerações periódicas, cobrindo uma distância total de 1.900 milhas náuticas. A embarcação saiu para testes com pouco mais de 6.000 litros de óleo diesel e voltou ao porto com 2.800 litros.
O IUSV era operado por dois operadores em terra, monitorando a embarcação 24 horas por dia, embora a empresa também fornecesse um barco de escolta para resolver os problemas que surgissem.
Entende-se que os recentes testes de vida aumentaram as expectativas da Zycraft para a economia de combustível do IUSV, a confiabilidade de seus sistemas eletrônicos e mecânicos. Song disse que esses testes de resistência forneceram dados sobre o desempenho do sensor e dos sistemas de navegação em condições do mundo real.
“Uma vez que a IUSV teve a oportunidade de observar o tráfego marítimo e outros eventos por um longo tempo durante os testes, fomos capazes de reconhecer padrões de transporte claros e até testemunhamos várias aproximações perigosas de navios comerciais”, - Sun compartilhou, mas se recusou a fornecer detalhes.
"Houve alguns desafios, mas fomos capazes de encontrar maneiras de superá-los e otimizar os recursos em tempo real do IUSV por meio de atualizações de software."
Oportunidades futuras
A empresa dedica grande atenção à ampliação do leque de tarefas do navio, utilizando seu compartimento modular vedado para uma carga útil de 3x3x2 metros com capacidade máxima de 3 toneladas.
“Este compartimento é projetado especificamente para acomodar uma carga útil que requer equipamento de manuseio especializado”, disse Sung. “Para suportar esta carga alvo, equipamentos auxiliares, como gabinetes eletrônicos, podem ser instalados no porão de carga designado.”
No conceito de defesa anti-submarino de baixo custo proposto, o IUSV será equipado com um sonar ativo / passivo completo fornecido por um dos parceiros de tecnologia da Zycraft. O barco servirá como substituto da plataforma anti-submarina, permitindo que navios de combate tripulados evitem distrações e realizem outras tarefas.
A Zycraft desenvolveu o YZDDS-920 DDS (sonar de detecção de mergulhador). O sistema de sonar compacto, com 300 mm de altura e 425 mm de diâmetro, pode ser instalado a bordo do Vigilant IUSV, outros ANC e embarcações marítimas, ou usado como um dispositivo estacionário para proteger portos ou infraestrutura costeira.
De acordo com a empresa, o DDS foi projetado para detectar mergulhadores em circuito aberto em distâncias de até 600 metros e mergulhadores equipados com aparelho de respiração regenerativa em distâncias de até 400 metros em todas as direções até a profundidade máxima de 50 metros. O sistema inclui uma unidade de antena pesando 45 kg, uma unidade de processamento e uma interface gráfica de usuário em um laptop. Ele pode rastrear até 100 objetos simultaneamente e emitir um sinal de alerta de forma independente quando uma ameaça é detectada.
A empresa está atualmente em busca de um parceiro para integrar o sistema de sonar ao IUSV, com planos de realizar outro teste de longa viagem em um futuro próximo, com foco em pesquisa e observação subaquática. Song observou que o trabalho de integração de sonar pode abrir caminho para a introdução de tecnologias de guerra anti-submarino no futuro. A Zycraft também espera um aumento na demanda por operações de busca e resgate.
A empresa observou que o dispositivo IUSV, equipado com sistemas de sensores e detectores adequados para a transmissão de coordenadas em situações de emergência, pode ser uma excelente escolha para países com longos litorais e vastas áreas marítimas.
O dispositivo IUSV, configurado para busca e resgate durante tais operações pode permanecer no mar por muito tempo, enquanto um módulo especialmente projetado permite ao operador resgatar sobreviventes remotamente usando um braço robótico e carregar até sete macas com os feridos.
Dispositivos de monitoramento de pacientes podem ser incorporados a equipamentos para monitorar o estado psicológico das vítimas e enviar informações ao serviço de cabotagem antes mesmo de chegar em terra.
Para reconhecimento e coleta de inteligência, a Zycraft está considerando implantar sensores externos, como drones com fio, para vigilância visual de longo prazo. No entanto, os módulos de carga útil personalizados podem ser implantados para atender aos requisitos específicos do cliente para fins civis e militares.
A empresa pretende também entrar no mercado de formação e simulação, para o qual iniciou o desenvolvimento de um novo projecto M75 Unmanned Target Boat. O alvo AHK de 0,9 toneladas tem comprimento total de 5,8 metros, largura de 1,6 metros e calado de 0,33 metros. O barco está equipado com um motor fora de borda Yamaha F115, que permite atingir uma velocidade de 35 nós, um depósito de combustível com capacidade para 220 litros permite estar no mar até 23 horas a uma velocidade de 12 nós ou 5 horas em velocidades máximas estáveis.
ANK Vigilant IUSV faz parte de uma linha pequena, mas em expansão, de plataformas desabitadas versáteis e de grande deslocamento em desenvolvimento na região da Ásia-Pacífico.
Entre os países com plataformas ANC com mais de 11 metros de comprimento, destacam-se China e Cingapura, desenvolvendo respectivamente o barco multitarefa JARI de 20 toneladas (China Shipbuilding Industry Corporation) e o barco de 22 toneladas Venus 16 (ST Engineering), otimizado para ação contra minas.
As grandes embarcações de superfície não tripuladas oferecem várias vantagens às frotas. Por exemplo, cascos maiores tendem a ter mais volume de carga útil e capacidade de combustível, dando aos operadores mais flexibilidade e raio de controle. Plataformas maiores podem ser opcionalmente gerenciáveis para tarefas que requerem melhor consciência situacional e tomada de decisões complexas.
No entanto, devido ao seu grande tamanho e deslocamento, os grandes navios automáticos, via de regra, operam a partir de bases costeiras, pois para a maioria dos navios, com exceção dos navios anfíbios universais, que possuem grandes docas de desembarque, são muito pesados e pesados para o lançamento e levantamento. a bordo.
