Zycraft, une société basée à Singapour spécialisée dans la conception et la fabrication de bateaux de surface automatiques (ANC) pour des applications civiles et militaires, continue d'améliorer le prototype de classe Longrunner de la classe Vigilant ANC Independent Unmanned Surface Vessel (IUSV) en ajoutant de nouvelles capacités.
En mars, Zycraft a installé une lance à incendie télécommandée et une pompe à incendie électrique ainsi que du matériel et des logiciels auxiliaires pour tester les concepts de lutte contre l'incendie à distance. L'équipement d'extinction d'incendie autonome a démontré sa capacité à fournir de l'eau à une distance maximale de 40 mètres, bien que l'entreprise envisage de mettre à niveau le système pour augmenter la portée.
La plate-forme de tir sans équipage est l'un des nombreux concepts explorés sur la plate-forme Longrunner, selon le président de Zycraft, James Sun. Il a ajouté que d'autres options spécialisées sont à différents stades de conception ou de construction, par exemple: la guerre anti-sous-marine, la reconnaissance et la surveillance navales, l'action contre les mines et la recherche et le sauvetage.
«Les petits ANC dépendent du lanceur et des méthodes de lancement et de récupération appropriées, et à mesure que les systèmes évoluent, des problèmes opérationnels persisteront, en particulier en haute mer. De plus, l'augmentation de la portée réduit la charge utile de l'ANC et augmente les coûts du lanceur. Avec le concept IUSV impliqué, les flottes n'ont pas non plus besoin de construire de plus grands navires juste pour transporter des ANC plus petits, au lieu de cela, elles peuvent compter sur la plus grande capacité de charge de l'IUSV et le long temps de navigation inhérent pour transporter l'équipement cible requis … les navires de guerre devraient se concentrer sur l'endroit où ce sont des navires ennemis, et ne doivent pas être accablés par la gestion d'une petite ANC. »
"Après avoir quitté sa base, l'IUSV peut se rendre dans la zone d'opération et y rester longtemps, n'ayant besoin que d'un ravitaillement peu fréquent afin d'augmenter la durée du séjour en mer", il ajouta.
Construction et centrale électrique
Selon Zycraft, le Vigilant IUSV a été conçu dès le départ comme une plate-forme inhabitée, de sorte que le produit final puisse être facilement optimisé pour diverses tâches, par opposition au raffinement des bateaux ou navires traditionnels. Cependant, elle peut être habitée en option, la timonerie tandem peut accueillir jusqu'à deux opérateurs, assis sur des sièges à suspension SHOXS aux normes militaires amortisseurs.
La construction a commencé au début de 2010 avec le navire de tête Longrunner lancé en octobre 2011. L'ensemble de la gamme repose sur une coque légère de 16,5 mètres de long et 3,6 mètres de large, avec un poids à vide d'environ 8 500 kg et un déplacement total de 16 000 kg, y compris une charge utile et 7 000 kg de carburant.
Le corps Longrunner a un rapport d'allongement élevé, ce qui réduit la résistance à l'écoulement. Il est fabriqué à partir du composite de fibre de carbone renforcé de nanotubes de carbone exclusif d'Arovex. Selon Zycraft, la coque est 40 % plus solide et 75 % plus légère qu'une coque de taille similaire fabriquée à partir d'aluminium ou de fibre de verre de qualité marine traditionnelle, permettant à l'ANC d'atteindre des vitesses élevées sans avoir besoin de gros moteurs lourds. La combinaison d'une coque légère et de moteurs à faible cylindrée permet de transporter plus de charge utile et de carburant à bord pour une autonomie et des capacités de croisière accrues.
Le Vigilant IUSV a une vitesse maximale de 40 nœuds et une durée de navigation de plus de 30 jours, selon les spécifications fournies par la compagnie, avec une autonomie de croisière allant jusqu'à 1 500 milles marins en configuration standard à une vitesse économique de 12 nœuds.
"Nous pensons que la durée de navigation est une caractéristique clé pour l'ANC, car le véhicule doit observer à basse vitesse pendant de longues périodes pendant le déploiement", a déclaré Song. "Une vitesse de pointe de 40 nœuds est tout à fait adéquate pour l'ANC, car un navire de cette taille avec des vitesses plus élevées ne peut pas être utilisé efficacement avec des hauteurs de vagues supérieures à un mètre."
ANK est équipé de deux moteurs diesel turbocompressés Yanmar 6LY3-ETP d'un volume de 5, 8 litres et d'un poids à sec de 640 kg chacun, qui génèrent une puissance totale de 960 ch. Les moteurs sont couplés via une boîte de vitesses ZF Marine ZF 280-1 aux transmissions arrière Konrad Marine 680 avec des hélices coaxiales contrarotatives, qui ont été spécialement sélectionnées pour leur capacité à fournir une efficacité optimale sur une plage de vitesse allant jusqu'à 40 nœuds.
"Nous avons également de l'expérience avec le système d'entraînement direct Arneson ASD10 équipé d'hélices Rolla à cinq pales dans un bateau avec une forme de coque similaire", a expliqué Sun. « Les deux configurations offrent un bon rendement énergétique, en particulier lors des opérations de patrouille à basse vitesse, qui sont l'une des missions principales de l'ANC.
Avec un tel système de propulsion, nous avons une consommation de carburant d'environ 10-15 litres par heure à une vitesse de 6 nœuds dans des conditions favorables, c'est-à-dire que le temps de navigation augmente considérablement avec le volume existant des réservoirs de carburant. »
Ensemble d'équipement
Le dispositif Vigilant 1USV est équipé d'un kit de capteurs, qui comprend un système de reconnaissance automatique, une station de surveillance optoélectronique sur le toit Current Corporation Night Navigator 3 et un mât radar Simrad Broadband 4G avec une portée de détection déclarée de 36 milles marins, ainsi que tous les -caméras rondes.
La station électro-optique de relevé comprend une caméra thermique haute résolution non refroidie avec une taille de matrice de 640x480 et un double champ de vision de 20° et 6, 8°, ainsi qu'un zoom optique 3x et un zoom numérique continu 12x; convertisseur d'images nocturnes de haute résolution avec un champ de vision de 20 ° et un grossissement numérique continu 12x; caméra de jour de haute résolution avec une résolution de 1080i/720p et des champs de vision de 50 ° à 5,4 °, zoom optique 10x et zoom numérique 12x.
Pendant ce temps, le système surround 360 ° se compose de six caméras à faible luminosité AXIS Communications Q16 4MP avec des fréquences d'images jusqu'à 120 images par seconde, mises en réseau ensemble. Les caméras sont logées dans un module autonettoyant qui utilise des jets d'air pour nettoyer les lentilles afin d'assurer une excellente visibilité dans toutes les conditions météorologiques, a déclaré Sun.
« La vidéo est stabilisée par des algorithmes logiciels afin que l'image de sortie reste stable même lorsque l'IUSV roule. Cela facilite la détection des objets. Nous utilisons le logiciel pour agrandir instantanément l'image de l'objet automatiquement afin de réduire la charge de travail de l'opérateur. »
L'alimentation électrique à bord est assurée par un générateur de 12 kW de Fischer Panda, tandis qu'un générateur de 5 kW fournit de l'énergie supplémentaire pour les systèmes fonctionnels et assure un fonctionnement continu en cas de panne du générateur principal.
L'IUSV est équipé d'un stabilisateur gyroscopique Seakeeper modèle 7000A conçu pour stabiliser les navires d'une masse totale de 15 à 25 tonnes. Selon les spécifications, le modèle 7000 A de dimensions 910x990x710 mm et pesant 455 kg peut fournir un couple d'amortissement jusqu'à 15000 Nm et compenser un moment cinétique jusqu'à 7000 Nm/s. Pour sa pleine promotion, 45 minutes sont nécessaires (bien qu'il puisse atteindre les modes de fonctionnement environ 20 minutes après la mise en marche) et une puissance de 3000 W, en mode stable, une puissance de 1500-2000 W et 8 l/min d'eau de mer est nécessaire au refroidissement.
Song a noté que de tels systèmes de stabilisation sont généralement utilisés dans les navires de mer avec équipage pour réduire l'amplitude de roulis et améliorer le confort de l'équipage et des passagers, bien qu'ils offrent des avantages significatifs pour les plates-formes inhabitées. Par exemple, un ANC stable peut aider à optimiser la sortie et les performances de suivi des optocoupleurs et des radars à des niveaux de mer plus élevés.
"Cela supprime en fait le roulis, augmentant ainsi considérablement les capacités du radar et des dispositifs optoélectroniques au détriment d'une stabilité accrue", a-t-il expliqué. « Étant donné que le navire est susceptible d'utiliser un système par satellite pour les communications à l'horizon, l'amortisseur Seakeeper contribue également à augmenter la fiabilité de la connexion en réduisant la charge sur le sous-système de stabilisation du système de communication par satellite.
De plus, tout ANC réalisant des missions de contrôle ou de déminage de sous-marins doit nécessairement se déplacer lentement et nécessiter une bonne stabilisation lors de la descente et du retour de la charge cible. L'IUSV peut désormais opérer dans des conditions de mer nettement plus élevées. Nous avons découvert que même un IUSV stationnaire se comporte relativement calmement lorsqu'il frappe le côté d'une vague d'une hauteur de 1,5 mètre, car il monte et descend simplement en douceur, ce qui serait impossible sans le système de stabilisation. »
Commander et contrôler
Le Longrunner est généralement exploité à partir d'un centre de commande dédié situé dans les installations de Zycraft dans l'ouest de Singapour. L'IUSV peut fonctionner à l'aide de radios à large bande standard ou de modems cellulaires, tandis que le système de communication par satellite en bande L Cobham SAILOR500 FleetBroadBand500 (FBB500) prend en charge les opérations à l'horizon par tous les temps.
"Avec une seule antenne, tous les contrôles et ensembles de données sont cryptés et transmis entre l'ANC et la station côtière", a expliqué Sun. "Le débit du canal de transmission des données permet la transmission de l'image radar, des images de la station optoélectronique et de toutes les caméras, des informations du système de reconnaissance automatique et des paramètres du bateau lui-même sans délai."
« La limitation adaptative de la bande passante est utilisée pour contrôler les communications afin que la connexion reste fiable », a-t-il ajouté. « La solution de contrôle de véhicule au-dessus de l'horizon actuelle a été testée lors d'essais prolongés en 2013 et 2017, lorsque l'IUSV a été déployé pendant 22 jours pour des opérations sans pilote continues. »
La société a développé un logiciel de commande et de contrôle propriétaire qui est chargé sur l'ordinateur de bord de l'IUSV. Il utilise des algorithmes intégrés de détection et d'évitement des collisions pour permettre au navire de naviguer de manière autonome dans les ports et les voies navigables très fréquentées.
Des ordinateurs civils et de grands écrans ont été utilisés pour équiper le centre de commandement. Trois écrans d'affichage affichent les informations du radar, de la station optoélectronique et des caméras polyvalentes et des opérations de contrôle ANC.
"Nous avons une image radar de haute qualité sur notre écran, qui montre également des informations de suivi", a poursuivi Sun. "Nous sommes fiers de l'image radar car elle donne à l'opérateur une très bonne idée de l'environnement IUSV - l'opérateur a le sentiment presque complet qu'il est à bord d'un vrai bateau."
Pendant ce temps, les sous-systèmes IUSV interagissent via un réseau local et sont contrôlés par un ordinateur hôte qui échange des informations et envoie des paquets de données à la station côtière via une liaison radio ou satellite. Le principe d'architecture ouverte permet à Zycraft d'intégrer et de configurer facilement de nouvelles capacités dans le navire, a déclaré Sun.
L'ordinateur hôte offre également une fonction distincte de détection et d'évitement des collisions, recevant des informations d'un système de reconnaissance automatique, de lidar, de radars et de dispositifs d'imagerie, puis les analysant. Pour améliorer la précision et la fiabilité, le logiciel anticollision a été mis à jour en 2013-2016.
« Dans la conception du programme d'évitement des collisions, la plupart des efforts ont été consacrés à l'adaptabilité accrue de la plate-forme aux conditions extérieures, ce qui vous permet de vous déplacer dans des zones à fort trafic, ainsi qu'en eau libre sans intervention de l'opérateur. Les règles internationales pour prévenir les collisions de navires en mer sont utilisées comme base pour la prise de décision, mais la règle la plus importante est l'auto-préservation, a-t-il ajouté. "La distance de sécurité minimale détermine la réponse de l'ANC même lorsqu'elle a la priorité de passage."
Développement de navires
Zycraft a achevé le développement initial du Vigilant IUSV en septembre 2013, après quoi Longrunner a parcouru 2 000 milles marins en 24 mois d'essais en mer dans les eaux de Singapour. Selon Zycraft, l'unité a participé à une démonstration pour une flotte sans nom, et a également participé à plusieurs opérations de plus de 48 heures, dont un test en mer en mai 2013 à une distance de 150 milles nautiques.
La société a également entrepris un certain nombre d'évaluations marines réelles des propriétés de la coque, en mettant l'accent sur la durée de navigation, la portée et la navigabilité de la conception de la coque, en utilisant les navires long-courrier de la classe Shomari, les options IUSV avec équipage proposées par Zycraft. aux compagnies maritimes de la région pour lutter contre les pirates et l'approvisionnement matériel et technique.
Les navires Shomari ont la même forme de coque que le Vigilant IUSV, le même déplacement total de 16 tonnes et un équilibrage similaire, ce qui permet à l'entreprise d'utiliser des navires d'équipage comme plates-formes d'essai.
Depuis 2014, les LRV Shomari ont subi une série de tests d'endurance, dont une navigation de sept jours à une distance de 1 100 milles marins. Les LRV ont également passé des tests de stabilité à des hauteurs de vagues allant jusqu'à 4 mètres, au cours desquels ils ont atteint une vitesse maximale de 34 nœuds à pleine charge.
Au printemps 2017, la société a testé l'IUSV en mer de Chine méridionale, au cours de laquelle il a navigué sans escale pendant 22 jours à une vitesse moyenne de 6 nœuds avec des accélérations périodiques, couvrant finalement une distance totale de 1 900 milles marins. Le navire est parti pour des essais avec un peu plus de 6 000 litres de gazole et est rentré au port avec 2 800 litres.
L'IUSV était exploité par deux opérateurs à terre, qui surveillaient le navire 24 heures sur 24, bien que l'entreprise ait également fourni un bateau d'escorte pour résoudre tout problème éventuel.
Il est entendu que les récents tests de durée de vie ont renforcé les attentes de Zycraft concernant l'économie de carburant de l'IUSV, la fiabilité de ses systèmes électroniques et mécaniques. Song a déclaré que ces tests d'endurance fournissaient des données sur les performances du capteur et des systèmes de navigation dans des conditions réelles.
« Comme l'IUSV a eu l'occasion d'observer le trafic maritime et d'autres événements pendant une longue période au cours des tests, nous avons pu reconnaître des modèles de navigation clairs et même été témoins de plusieurs approches dangereuses de navires commerciaux », - Sun a partagé, mais a refusé de fournir des détails.
« Il y avait quelques défis, mais nous avons pu trouver des moyens de les surmonter et d'optimiser les capacités en temps réel de l'IUSV grâce à des mises à jour logicielles. »
Opportunités futures
La société accorde une grande attention à l'élargissement de l'éventail des tâches du navire en utilisant son compartiment modulaire étanche pour une charge utile de 3x3x2 mètres avec une capacité maximale de 3 tonnes.
"Ce compartiment est spécialement conçu pour accueillir une charge utile qui nécessite un équipement de manutention spécialisé", a déclaré Sung. « Pour supporter cette charge cible, des équipements auxiliaires, tels que des armoires électroniques, peuvent être installés dans la soute désignée. »
Dans le concept de défense anti-sous-marine à faible coût proposé, l'IUSV sera équipé d'un sonar actif/passif complet fourni par l'un des partenaires technologiques de Zycraft. Le bateau remplacera la plate-forme anti-sous-marine, permettant aux navires de combat avec équipage d'éviter les distractions et d'effectuer d'autres tâches.
Zycraft a développé le YZDDS-920 DDS (sonar de détection de plongeur). Le système sonar compact, d'une hauteur de 300 mm et d'un diamètre de 425 mm, peut être installé à bord du Vigilant IUSV, d'autres navires ANC et marins, ou utilisé comme dispositif fixe pour protéger les ports ou les infrastructures côtières.
Selon l'entreprise, le DDS est conçu pour détecter les plongeurs en circuit ouvert à des distances allant jusqu'à 600 mètres et les plongeurs équipés d'appareils respiratoires régénératifs à des distances allant jusqu'à 400 mètres dans toutes les directions jusqu'à une profondeur maximale de 50 mètres. Le système comprend une unité d'antenne pesant 45 kg, une unité de traitement et une interface utilisateur graphique sur un ordinateur portable. Il peut suivre simultanément jusqu'à 100 objets et émettre indépendamment un signal d'avertissement lorsqu'une menace est détectée.
La société est actuellement à la recherche d'un partenaire pour intégrer le système de sonar dans l'IUSV, avec des plans pour effectuer un autre test de long voyage dans un proche avenir, en se concentrant sur la recherche et l'observation sous-marines. Song a noté que les travaux sur l'intégration du sonar pourraient ouvrir la voie à l'introduction de technologies de guerre anti-sous-marine à l'avenir. Zycraft s'attend également à une demande accrue pour les opérations de recherche et de sauvetage.
La société a noté que le dispositif IUSV, équipé de systèmes de capteurs et de détecteurs appropriés pour la transmission des coordonnées dans les situations d'urgence, pourrait être un excellent choix pour les pays avec de longues côtes et de vastes zones maritimes.
Le dispositif IUSV, configuré pour la recherche et le sauvetage, pendant de telles opérations peut rester en mer pendant une longue période, tandis qu'un module spécialement conçu permet à l'opérateur de secourir à distance les survivants à l'aide d'un bras robotique et de transporter jusqu'à sept civières avec les blessés.
Des dispositifs de surveillance des patients peuvent être intégrés aux équipements pour surveiller l'état psychologique des victimes et envoyer des informations au service côtier avant même d'arriver à terre.
Pour la reconnaissance et la collecte de renseignements, Zycraft envisage de déployer des capteurs externes tels que des drones captifs pour une surveillance visuelle à long terme. Cependant, des modules de charge utile personnalisés peuvent être déployés pour répondre aux besoins spécifiques des clients à des fins civiles et militaires.
La société souhaite également entrer sur le marché de la formation et de la simulation, dans le cadre duquel elle a commencé le développement d'un nouveau projet de bateau cible sans pilote M75. La cible AHK pesant 0,9 tonne a une longueur totale de 5,8 mètres, une largeur de 1,6 mètre et un tirant d'eau de 0,33 mètre. Le bateau est équipé d'un moteur hors-bord Yamaha F115, qui vous permet d'atteindre une vitesse de 35 nœuds, un réservoir de carburant d'une capacité de 220 litres vous permet d'être en mer jusqu'à 23 heures à une vitesse de 12 nœuds ou 5 heures à des vitesses maximales stables.
ANK Vigilant IUSV fait partie d'une gamme petite mais en expansion de plates-formes inhabitées polyvalentes et à grand déplacement en cours de développement dans la région Asie-Pacifique.
Parmi les pays dotés de plates-formes ANC de plus de 11 mètres de long, la Chine et Singapour se distinguent particulièrement, développant respectivement le bateau multitâche JARI de 20 tonnes (China Shipbuilding Industry Corporation) et le bateau de 22 tonnes Venus 16 (ST Engineering), optimisé pour action contre les mines.
Les grands navires de surface sans équipage offrent plusieurs avantages aux flottes. Par exemple, les coques plus grandes ont tendance à avoir plus de volume de charge utile et de capacité de carburant, ce qui donne aux opérateurs plus de flexibilité et de rayon de contrôle. Des plates-formes plus grandes peuvent être gérées en option pour des tâches qui nécessitent une meilleure connaissance de la situation et une prise de décision complexe.
Cependant, en raison de leur grande taille et de leur déplacement, les grands navires automatiques opèrent généralement à partir de bases côtières, car pour la plupart des navires, à l'exception des navires amphibies universels, qui disposent de grands quais de débarquement, ils sont trop encombrants et lourds pour être lancés. et levage à bord.
