Zycraft, một công ty có trụ sở tại Singapore chuyên thiết kế và sản xuất tàu mặt nước tự động (ANC) cho các ứng dụng dân dụng và quân sự, tiếp tục cải tiến nguyên mẫu lớp Longrunner của lớp Tàu mặt nước không người lái độc lập ANC (IUSV) bằng cách bổ sung các tính năng mới.
Vào tháng 3, Zycraft đã lắp đặt một vòi chữa cháy điều khiển từ xa và một máy bơm chữa cháy điện cùng với phần cứng và phần mềm phụ trợ để thử nghiệm các khái niệm chữa cháy từ xa. Thiết bị chữa cháy độc lập đã chứng tỏ khả năng cung cấp nước đến khoảng cách tối đa 40 mét, mặc dù công ty có kế hoạch nâng cấp hệ thống để tăng phạm vi hoạt động.
Nền tảng lửa không tổ lái là một trong số các khái niệm đang được khám phá trên nền tảng Longrunner, theo Chủ tịch James Sun của Zycraft. Ông nói thêm rằng các phương án chuyên biệt khác đang ở các giai đoạn thiết kế hoặc xây dựng khác nhau, ví dụ: tác chiến chống tàu ngầm, trinh sát và giám sát hải quân, xử lý bom mìn và tìm kiếm cứu nạn.
“Các ANC nhỏ hơn phụ thuộc vào phương tiện phóng và các phương pháp phóng và phục hồi thích hợp, và khi hệ thống phát triển, các vấn đề vận hành sẽ vẫn tồn tại, đặc biệt là ở vùng biển cả. Ngoài ra, việc tăng tầm bay làm giảm tải trọng của ANC và tăng chi phí cho phương tiện phóng. Với khái niệm IUSV liên quan, các hạm đội cũng không cần phải đóng những con tàu lớn hơn chỉ để chở những chiếc ANC nhỏ hơn, thay vào đó họ có thể dựa vào sức chở lớn hơn của IUSV và thời gian đi biển dài vốn có để mang theo các thiết bị mục tiêu cần thiết … tàu chiến nên tập trung vào đâu chúng là tàu của kẻ thù, và không bị gánh nặng bởi sự quản lý của một ANC nhỏ."
"Sau khi rời căn cứ, IUSV có thể đi đến khu vực hoạt động và sau đó ở đó trong một thời gian dài, chỉ cần tiếp nhiên liệu thường xuyên để tăng thời gian lưu lại trên biển".
anh ấy nói thêm.
Xây dựng và nhà máy điện
Theo Zycraft, ngay từ đầu, Vigilant IUSV đã được thiết kế như một nền tảng không có người ở, để sản phẩm cuối cùng có thể dễ dàng tối ưu hóa cho các nhiệm vụ khác nhau, trái ngược với sự cải tiến của những chiếc thuyền hoặc tàu truyền thống. Tuy nhiên, nó có thể được tùy chọn để ở, nhà bánh xe song song có thể chứa tối đa hai người vận hành, ngồi trên ghế treo SHOXS tiêu chuẩn quân sự hấp thụ va chạm.
Việc xây dựng bắt đầu vào đầu năm 2010 với tàu dẫn đầu Longrunner được hạ thủy vào tháng 10 năm 2011. Toàn bộ dây chuyền này dựa trên một thân tàu nhẹ dài 16,5 m và rộng 3,6 m, với trọng lượng rỗng khoảng 8500 kg và tổng lượng choán nước là 16000 kg, bao gồm trọng tải và 7000 kg nhiên liệu.
Thân Longrunner có tỷ lệ giãn dài cao, làm giảm sức cản của dòng chảy. Nó được làm từ composite sợi carbon gia cố ống nano carbon độc quyền của Arovex. Theo Zycraft, thân tàu mạnh hơn 40% và nhẹ hơn 75% so với thân tàu có kích thước tương tự được làm từ nhôm hoặc sợi thủy tinh cấp hàng hải truyền thống, cho phép ANC đạt tốc độ cao mà không cần động cơ lớn, nặng. Sự kết hợp của thân tàu trọng lượng nhẹ và động cơ có dung tích dịch chuyển thấp cho phép mang nhiều trọng tải hơn và nhiên liệu lên tàu để tăng phạm vi và khả năng bay.
Theo thông số kỹ thuật do công ty cung cấp, tàu Vigilant IUSV có tốc độ tối đa 40 hải lý / giờ và thời gian hành trình hơn 30 ngày, với phạm vi hành trình lên đến 1.500 hải lý ở cấu hình tiêu chuẩn với tốc độ kinh tế 12 hải lý / giờ.
Song cho biết: “Chúng tôi tin rằng thời gian ra khơi là một đặc điểm chính của ANC, vì phương tiện phải quan sát ở tốc độ thấp trong thời gian dài trong quá trình triển khai. "Tốc độ tối đa 40 hải lý / giờ là khá phù hợp đối với ANC, vì một tàu cỡ này với tốc độ cao hơn không thể sử dụng hiệu quả với độ cao sóng trên một mét."
ANK được trang bị hai động cơ diesel tăng áp Yanmar 6LY3-ETP với thể tích 5, 8 lít và trọng lượng khô mỗi chiếc là 640 kg, tạo ra công suất tổng cộng 960 mã lực. Các động cơ được kết hợp thông qua hộp số ZF Marine ZF 280-1 với bộ truyền động đuôi tàu Konrad Marine 680 với các cánh quạt đồng trục quay ngược chiều, được lựa chọn đặc biệt để mang lại hiệu quả tối ưu trong phạm vi tốc độ lên đến 40 hải lý / giờ.
Sun giải thích: “Chúng tôi cũng có kinh nghiệm với hệ thống truyền động trực tiếp Arneson ASD10 được trang bị chân vịt Rolla năm cánh trên một chiếc thuyền có hình dạng thân tàu tương tự. “Cả hai cấu hình đều mang lại hiệu quả sử dụng nhiên liệu tốt, đặc biệt là trong các hoạt động tuần tra tốc độ thấp, là một trong những nhiệm vụ chính của ANC.
Với hệ thống động cơ như vậy, chúng tôi có mức tiêu hao nhiên liệu khoảng 10-15 lít / giờ ở tốc độ 6 hải lý / giờ trong điều kiện thuận lợi, tức là thời gian ra khơi tăng lên đáng kể với thể tích thùng nhiên liệu hiện có”.
Bộ thiết bị
Thiết bị Vigilant 1USV được trang bị một bộ cảm biến, bao gồm hệ thống nhận dạng tự động, một trạm giám sát quang điện tử trên mái nhà Current Corporation Night Navigator 3 và một radar cột buồm Simrad Broadband 4G với phạm vi phát hiện được công bố là 36 hải lý, cũng như ổn định tất cả - camera xung quanh.
Trạm điện quang khảo sát bao gồm một máy ảnh nhiệt độ phân giải cao không che với kích thước ma trận 640x480 và trường nhìn kép 20 ° và 6, 8 °, cũng như zoom quang 3x và zoom kỹ thuật số liên tục 12x; bộ chuyển đổi hình ảnh ban đêm có độ phân giải cao với trường nhìn 20 ° và độ phóng đại kỹ thuật số liên tục 12x; Camera ban ngày có độ phân giải cao với độ phân giải 1080i / 720p và trường nhìn từ 50 ° đến 5,4 °, zoom quang học 10x và zoom kỹ thuật số 12x.
Trong khi đó, Hệ thống 360 ° bao gồm sáu camera ánh sáng yếu 4MP AXIS Communications Q16 với tốc độ khung hình lên đến 120 khung hình / giây, được nối mạng với nhau. Các máy ảnh được đặt trong một mô-đun tự làm sạch sử dụng các tia khí để làm sạch ống kính nhằm đảm bảo khả năng hiển thị tuyệt vời trong mọi điều kiện thời tiết, Sun nói.
“Video được ổn định bằng các thuật toán phần mềm để hình ảnh đầu ra vẫn ổn định ngay cả khi IUSV đang lăn bánh. Điều này giúp bạn dễ dàng phát hiện đối tượng hơn. Chúng tôi sử dụng phần mềm để phóng to ngay lập tức hình ảnh của đối tượng một cách tự động nhằm giảm bớt gánh nặng cho người vận hành."
Nguồn điện trên tàu được cung cấp bởi máy phát điện 12 kW của Fischer Panda, trong khi máy phát điện 5 kW cung cấp năng lượng bổ sung cho các hệ thống chức năng và đảm bảo hoạt động liên tục trong trường hợp máy phát điện chính bị hỏng.
IUSV được trang bị bộ ổn định con quay Seakeeper Model 7000A được thiết kế để ổn định các tàu có tổng khối lượng từ 15 đến 25 tấn. Theo thông số kỹ thuật, mẫu xe 7000 A với kích thước 910x990x710 mm và trọng lượng 455 kg có thể cung cấp mô-men xoắn giảm xóc lên tới 15000 Nm và bù lại mômen động năng lên tới 7000 Nm / s. Để phát huy hết tác dụng của nó, cần 45 phút (mặc dù nó có thể đạt đến các chế độ hoạt động khoảng 20 phút sau khi bật) và công suất 3000 W, ở chế độ ổn định, công suất 1500-2000 W và 8 l / phút nước biển là cần thiết để làm mát.
Song lưu ý rằng các hệ thống ổn định như vậy thường được sử dụng trong các tàu biển chở thủy thủ để giảm biên độ cuộn và cải thiện sự thoải mái của thuyền viên và hành khách, mặc dù chúng mang lại lợi ích đáng kể cho các sân ga không có người ở. Ví dụ: ANC ổn định có thể giúp tối ưu hóa hiệu suất đầu ra và theo dõi của bộ ghép quang và radar ở mực nước biển cao hơn.
Ông giải thích: “Nó thực sự loại bỏ cuộn, do đó tăng đáng kể khả năng của radar và các thiết bị quang điện tử với chi phí tăng thêm độ ổn định. “Vì con tàu có khả năng sử dụng hệ thống vệ tinh để liên lạc đường chân trời, van điều tiết Seakeeper cũng giúp tăng độ tin cậy của kết nối bằng cách giảm tải cho hệ thống con ổn định của hệ thống liên lạc vệ tinh.
Ngoài ra, bất kỳ ANC nào thực hiện nhiệm vụ kiểm soát tàu ngầm hoặc rà phá bom mìn nhất thiết phải di chuyển chậm và cần ổn định tốt trong quá trình hạ và quay trở lại của tải mục tiêu. IUSV hiện có thể hoạt động trong điều kiện biển cao hơn đáng kể. Chúng tôi phát hiện ra rằng ngay cả một IUSV đứng yên cũng hoạt động tương đối bình tĩnh khi va vào mặt sóng có độ cao 1,5 mét, bởi vì nó chỉ đơn giản là lên và xuống một cách trơn tru, điều này sẽ không thể thực hiện được nếu không có hệ thống ổn định."
Chỉ huy và kiểm soát
Longrunner thường được vận hành từ một trung tâm chỉ huy chuyên dụng đặt tại cơ sở của Zycraft ở phía tây Singapore. IUSV có thể được vận hành bằng radio băng thông rộng tiêu chuẩn hoặc modem di động, trong khi hệ thống liên lạc vệ tinh băng tần L của Cobham SAILOR500 FleetBroadBand500 (FBB500) hỗ trợ các hoạt động xuyên đường chân trời trong mọi thời tiết.
“Với một ăng-ten duy nhất, tất cả các điều khiển và bộ dữ liệu được mã hóa và chuyển giữa ANC và trạm bờ biển,” Sun giải thích. "Thông lượng của kênh truyền dữ liệu cho phép truyền hình ảnh radar, hình ảnh từ trạm quang điện tử và tất cả các camera, thông tin của hệ thống nhận dạng tự động và các thông số của chính con thuyền mà không bị chậm trễ."
“Điều chỉnh băng thông thích ứng được sử dụng để kiểm soát thông tin liên lạc để kết nối vẫn đáng tin cậy,” ông nói thêm. "Giải pháp điều khiển phương tiện vượt đường chân trời hiện tại đã được thử nghiệm trong các thử nghiệm mở rộng vào năm 2013 và 2017, khi IUSV được triển khai trong 22 ngày cho các hoạt động không người lái liên tục."
Công ty đã phát triển phần mềm điều khiển và chỉ huy độc quyền được tải vào máy tính IUSV trên bo mạch. Nó sử dụng các thuật toán phát hiện và tránh va chạm tích hợp để cho phép tàu di chuyển tự động trong các cảng và các tuyến đường thủy đông đúc.
Máy tính dân dụng và màn hình lớn được sử dụng để trang bị cho trung tâm chỉ huy. Ba màn hình hiển thị hiển thị thông tin từ radar, từ trạm quang điện tử và các camera quan sát và hoạt động điều khiển ANC.
“Chúng tôi có một hình ảnh radar chất lượng cao trên màn hình của chúng tôi, hình ảnh này cũng hiển thị thông tin theo dõi,” Sun tiếp tục. "Chúng tôi tự hào về hình ảnh radar vì nó mang lại cho người điều khiển cảm giác rất tốt về môi trường IUSV - người điều khiển có cảm giác gần như hoàn toàn như mình đang ở trên một chiếc thuyền thực sự."
Trong khi đó, các hệ thống con của IUSV tương tác thông qua mạng cục bộ và được điều khiển bởi một máy tính chủ để trao đổi thông tin và gửi các gói dữ liệu đến trạm bờ biển thông qua liên kết vô tuyến hoặc vệ tinh. Nguyên tắc kiến trúc mở cho phép Zycraft dễ dàng tích hợp và cấu hình các khả năng mới vào tàu, Sun nói.
Máy tính chủ cũng cung cấp chức năng phát hiện và tránh va chạm riêng biệt, nhận thông tin từ hệ thống nhận dạng tự động, lidar, radar và các thiết bị hình ảnh, sau đó phân tích nó. Để cải thiện độ chính xác và độ tin cậy, phần mềm tránh va chạm đã được cập nhật vào năm 2013-2016.
“Trong quá trình thiết kế chương trình tránh va chạm, phần lớn nỗ lực đã được dành cho việc tăng khả năng thích ứng của nền tảng với các điều kiện bên ngoài, cho phép bạn di chuyển trong các khu vực có giao thông đông đúc, cũng như ở vùng nước thoáng mà không cần sự can thiệp của người điều khiển. Ông nói thêm, các quy tắc quốc tế về ngăn ngừa va chạm của tàu trên biển được sử dụng làm cơ sở để ra quyết định, nhưng quy tắc quan trọng nhất là tự bảo quản. "Khoảng cách an toàn tối thiểu xác định phản ứng của ANC ngay cả khi ANC được ưu tiên đi qua."
Phát triển tàu
Zycraft đã hoàn thành quá trình phát triển ban đầu của IUSV Vigilant vào tháng 9 năm 2013, sau đó Longrunner đã hoàn thành 2.000 hải lý trong 24 tháng thử nghiệm trên biển ở vùng biển Singapore. Theo Zycraft, đơn vị này đã tham gia trình diễn cho một hạm đội giấu tên, đồng thời cũng tham gia một số hoạt động kéo dài hơn 48 giờ, trong đó có cuộc thử nghiệm trên biển vào tháng 5/2013 ở cự ly 150 hải lý.
Công ty cũng đã thực hiện một số đánh giá hàng hải trong thế giới thực về các đặc tính của thân tàu, tập trung vào thời gian đi biển, tầm hoạt động và khả năng đi biển của thiết kế thân tàu, sử dụng các tàu tầm xa lớp Shomari, các tùy chọn IUSV cho thủy thủ đoàn mà Zycraft cung cấp. đến các công ty vận tải biển trong khu vực để chống cướp biển và cung cấp vật tư kỹ thuật.
Các tàu Shomari có hình dạng thân tàu giống với IUSV Vigilant, cùng lượng choán nước 16 tấn và khả năng cân bằng tương tự, điều này cho phép công ty sử dụng các tàu thủy thủ đoàn làm bệ thử nghiệm.
Kể từ năm 2014, các tàu Shomari LRV đã trải qua một loạt các bài kiểm tra độ bền, bao gồm hành trình 7 ngày ở phạm vi 1.100 hải lý. Các tàu LRV cũng đã vượt qua các bài kiểm tra độ ổn định ở độ cao sóng lên đến 4 mét, trong đó chúng đạt tốc độ tối đa 34 hải lý / giờ khi đầy tải.
Vào mùa xuân năm 2017, công ty đã thử nghiệm IUSV ở Biển Đông, trong đó nó đi không ngừng trong 22 ngày với tốc độ trung bình 6 hải lý / giờ với gia tốc định kỳ, cuối cùng đi được tổng khoảng cách 1.900 hải lý. Con tàu đã đi thử nghiệm với hơn 6.000 lít nhiên liệu diesel và trở về cảng với 2.800 lít.
IUSV được vận hành bởi hai nhà khai thác trên bờ, giám sát tàu 24 giờ một ngày, mặc dù công ty cũng cung cấp một thuyền hộ tống để giải quyết mọi vấn đề phát sinh.
Người ta hiểu rằng các thử nghiệm vòng đời gần đây đã củng cố kỳ vọng của Zycraft đối với khả năng tiết kiệm nhiên liệu của IUSV, độ tin cậy của các hệ thống điện tử và cơ khí của nó. Song nói rằng những bài kiểm tra độ bền này cung cấp dữ liệu về hiệu suất của hệ thống cảm biến và định vị trong điều kiện thực tế.
“Vì IUSV đã có cơ hội quan sát giao thông đường biển và các sự kiện khác trong thời gian dài trong quá trình thử nghiệm, chúng tôi có thể nhận ra các mô hình vận chuyển rõ ràng và thậm chí chứng kiến một số cách tiếp cận nguy hiểm của tàu thương mại”, - Sun chia sẻ, nhưng từ chối cung cấp thông tin chi tiết.
"Có một số thách thức, nhưng chúng tôi đã có thể tìm cách vượt qua chúng và tối ưu hóa khả năng thời gian thực của IUSV thông qua các bản cập nhật phần mềm."
Cơ hội trong tương lai
Công ty rất chú trọng đến việc mở rộng phạm vi nhiệm vụ cho tàu bằng cách sử dụng khoang mô-đun kín cho tàu có trọng tải 3x3x2m với sức chở tối đa 3 tấn.
Ông Sung cho biết: “Khoang này được thiết kế đặc biệt để chứa một trọng tải đòi hỏi thiết bị xử lý chuyên dụng. “Để hỗ trợ tải trọng mục tiêu này, các thiết bị phụ trợ, chẳng hạn như tủ điện tử, có thể được lắp đặt trong hầm hàng được chỉ định.”
Trong ý tưởng phòng thủ chống ngầm chi phí thấp được đề xuất, IUSV sẽ được trang bị một sonar chủ động / thụ động hoàn chỉnh do một trong những đối tác công nghệ của Zycraft cung cấp. Con thuyền sẽ hoạt động như một sự thay thế cho nền tảng chống tàu ngầm, cho phép các tàu chiến đấu của thủy thủ đoàn tránh bị phân tâm và thực hiện các nhiệm vụ khác.
Zycraft đã phát triển YZDDS-920 DDS (sonar phát hiện thợ lặn). Hệ thống sonar nhỏ gọn, cao 300 mm và đường kính 425 mm, có thể được lắp đặt trên tàu Vigilant IUSV, các tàu ANC và tàu biển khác, hoặc được sử dụng như một thiết bị cố định để bảo vệ các cảng hoặc cơ sở hạ tầng ven biển.
Theo công ty, DDS được thiết kế để phát hiện thợ lặn hở mạch ở khoảng cách lên đến 600 mét và những thợ lặn được trang bị thiết bị thở tái tạo ở khoảng cách từ 400 mét theo mọi hướng đến độ sâu tối đa 50 mét. Hệ thống bao gồm một đơn vị ăng-ten nặng 45 kg, một bộ xử lý và giao diện người dùng đồ họa trên máy tính xách tay. Nó có thể đồng thời theo dõi tới 100 đối tượng và độc lập phát tín hiệu cảnh báo khi phát hiện ra mối đe dọa.
Công ty hiện đang tìm kiếm đối tác để tích hợp hệ thống sonar vào IUSV, với kế hoạch tiến hành một chuyến thử nghiệm dài ngày khác trong tương lai gần, tập trung vào nghiên cứu và quan sát dưới nước. Song lưu ý rằng công việc tích hợp sonar có thể mở đường cho việc giới thiệu các công nghệ tác chiến chống tàu ngầm trong tương lai. Zycraft cũng kỳ vọng nhu cầu về các hoạt động tìm kiếm và cứu nạn sẽ tăng lên.
Công ty lưu ý rằng thiết bị IUSV, được trang bị hệ thống cảm biến và máy dò thích hợp để truyền tọa độ trong các tình huống khẩn cấp, có thể là lựa chọn tuyệt vời cho các quốc gia có đường bờ biển dài và vùng biển rộng lớn.
Thiết bị IUSV, được cấu hình để tìm kiếm và cứu nạn, trong các hoạt động như vậy có thể ở trên biển trong thời gian dài, trong khi một mô-đun được thiết kế đặc biệt cho phép người điều khiển giải cứu từ xa những người sống sót bằng cách sử dụng một cánh tay robot và mang theo tối đa bảy cáng cùng những người bị thương.
Các thiết bị theo dõi bệnh nhân có thể được kết hợp vào thiết bị để theo dõi trạng thái tâm lý của nạn nhân và gửi thông tin đến dịch vụ ven biển ngay cả trước khi vào bờ.
Để trinh sát và thu thập thông tin tình báo, Zycraft đang xem xét triển khai các cảm biến ngoài bo mạch như máy bay không người lái có dây buộc để giám sát hình ảnh trong thời gian dài. Tuy nhiên, các mô-đun trọng tải tùy chỉnh có thể được triển khai để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của khách hàng cho cả mục đích dân sự và quân sự.
Công ty cũng muốn tham gia vào thị trường đào tạo và mô phỏng, liên quan đến việc họ bắt đầu phát triển dự án mới Thuyền mục tiêu không người lái M75. Mục tiêu AHK nặng 0,9 tấn có tổng chiều dài 5,8 mét, rộng 1,6 mét và mớn nước 0,33 mét. Thuyền được trang bị động cơ gắn ngoài Yamaha F115 cho phép bạn đạt tốc độ 35 hải lý / giờ, bình xăng dung tích 220 lít cho phép bạn lênh đênh trên biển đến 23 giờ với tốc độ 12 hải lý / giờ hoặc 5 giờ. giờ ở tốc độ tối đa ổn định.
ANK Vigilant IUSV là một phần của dòng sản phẩm xe phân khối lớn, đa năng đang được phát triển ở khu vực Châu Á - Thái Bình Dương.
Trong số các quốc gia có nền tảng ANC dài hơn 11 mét, Trung Quốc và Singapore đặc biệt đáng chú ý, lần lượt phát triển tàu đa nhiệm JARI nặng 20 tấn (Tập đoàn Công nghiệp đóng tàu Trung Quốc) và tàu 22 tấn Venus 16 (ST Engineering), được tối ưu hóa cho hành động của tôi.
Các tàu mặt nước không người lái lớn mang lại một số lợi thế cho các hạm đội. Ví dụ, thân tàu lớn hơn có xu hướng có khối lượng trọng tải và khả năng chứa nhiên liệu nhiều hơn, giúp người vận hành linh hoạt hơn và bán kính điều khiển. Các nền tảng lớn hơn có thể được tùy chọn quản lý cho các nhiệm vụ yêu cầu nhận thức tình huống tốt hơn và ra quyết định phức tạp.
Tuy nhiên, do kích thước và trọng lượng rẽ nước lớn, các tàu tự động cỡ lớn, theo quy luật, hoạt động từ các căn cứ ven biển, vì đối với hầu hết các tàu, ngoại trừ các tàu đổ bộ phổ thông, có bến đỗ lớn, chúng quá cồng kềnh và nặng nề để hạ thủy. và nâng lên trên tàu.
