「方塊」任務系統

丹麥SH Defense的「方塊系統」是利用20英尺與40英尺集裝箱作為容器,集成各類型

海軍與海岸防衛隊的任務裝備,成為可以快速裝卸與運輸的任務模組。

「方塊系統」包含用來搬運與裝卸的支援設備,例如想像圖中用來在碼頭上搬運與舉升集裝箱

的側舷裝載器(Side Loader)。

「方塊系統」的無人水下載具(UUV)模組,此為基本框架(Base Frame)

「方塊系統」的RHIB快艇模組,使用工程框架(Engineered Frame)的底座,用於承載比「基本框架」

更重更複雜的任務模組。

「方塊系統」的彈性框架(Flex Frame)概念,使用20英尺集裝箱(TEU)以及40英尺集裝箱(FEU)

尺寸規格的框架來安裝模組,並且將多個20英尺與40英尺模組堆疊成更大型的基座。

使用「彈性框架」的誘餌發射器模組

使用「彈性框架」的反潛作戰模組,由四個20英尺彈性框架堆疊而成,包括魚雷發射管、再裝填魚雷

的容器等,框架內包括用來裝載、移動再裝填魚雷的起重機。

另一種反潛作戰模組示意,兩側的20英尺集裝箱模組裝置MK-32三聯裝魚雷管(無再裝填魚雷),

居中的是容納可變深度聲納的30英尺集裝箱模組。

使用「彈性框架」的頂部發射(Top Launch)無人機模組。

使用「彈性框架」的側面發射(Side Launch)無人機模組

使用「彈性框架」的反艦飛彈發射模組。

「方塊系統」中的水雷佈放模組。在2023年2月初,芬蘭DA-Group與FORCIT Defence跟SH Defence

簽署合作備忘錄,發展相容於DA-Group與FORCIT Defence的水雷的水雷儲存/施放模組。

「方塊系統」的船艦任務艙示意圖;此任務艙內有軌道系統,用來快速調整集裝箱模組的位置。

「方塊系統」的側舷裝載器(Side Loader)正將一個40英尺醫療模組送入船艦側舷任務艙裡。

2023年3月22日,「方塊系統」的處理系統在丹麥科雪爾(Korsør)基地進行展示;此時,畫面右側的

側舷裝載器」原型已經將搭載RHIB小艇的「方塊」任務模組移到左側碼頭邊模擬船艦任務甲板的

平台上。此時,「橫向裝載器」伸出支架,連結任務甲板下方插槽,支架對齊了甲板上的軌道,

形成「方塊」模組橫向移入、移出船艦的軌道。

用來在艦上甲板移動「方塊」模組的滑移系統(Skidding System ),主要是在集裝箱模組四角各裝上一個

帶有液壓起重機的轉向輪單元,將模組舉起,然後由一個電動牽引車拖帶。

──by captain Picard

 


 

在2020年,丹麥SH Defense在國際市場推出「方塊系統」(Cube system),是利用ISO標準集裝箱的彈性任務系統。除了結合任務裝備的集裝箱模組,「方塊」任務系統還包括了輸送、裝卸任務模組所需的處理設施(Handling System)、甲板固定系統、在艦內搬運移動模組的設施等。

在1980年代,丹麥海軍開發了「標準彈性」(STANFLEX,SF)艦載模組化系統,把丹麥海軍船艦的主要任務裝備包括作戰武器(76mm快砲、反艦飛彈、魚雷、短程防空飛彈)、水雷作戰裝備(如收放起重機、變深聲納系統)以及水雷反制設備(載具小艇)等安裝在標準化的鋼製集裝箱裡,並且透過標準的介面(包含電力、水管、信號線等)與船艦系統連結。「標準彈性」的集裝箱規格是丹麥海軍自行制訂,而非沿用現成商規標準,僅有丹麥海軍採用;而「方塊系統」則是延續「標準彈性」的理念,基於商規ISO集裝箱規範以及最新技術(如自動化搬運/固定系統等)的新一代模組化任務系統,能廣泛結合世界上許多廠商的任務裝備,並相容於現有的商規集裝箱的基礎設施。

「方塊系統」能把海軍、海岸防衛隊的各型任務裝備,包括武器系統、有人小艇載具、無人航空/水面/水下載具(UAV/UUV/USV)、水雷反制、特種作戰、醫療或反污染等等(含附屬裝備)整合到TEU/FEU尺寸的模組箱或彈性框架上,成為可快速拆裝與運輸的任務模組,滿足海軍或海岸防衛隊的需求。配合SH Defense發展的自動化處理系統,「方塊」任務模組能迅速裝上船艦,在四小時內能完成轉換任務轉換。

到2022年底,「方塊系統」已經集成了來自160家廠商的三百多種不同籌載,為各型船艦平台提供了高度彈性、高經濟效益、可快速重構的任務模組。OMT為丹麥海軍設計的新一代遠洋巡邏艦(OPV)基本上就以「方塊系統」作為任務籌載,全艦總共有23個集裝箱裝載點。 

在2022年8月24日在丹麥巴勒魯普(Ballerup)舉行的DALO Industrial Days防衛展中,SH Defence宣佈,「方塊系統」被歐洲巡邏艦(European Patrol Corvette,EPC)項目選為籌載裝備;同時,也透露該公司與英國BAE Systems展開合作,將「方塊系統」整合到BAE Systems針對英國Type 32巡防艦項目而設計的「可適應打擊巡防艦」(Adaptable Strike Frigate,ASF)中。

皇家海軍在2021年10月英國國際防務裝備展(DSEI 2021)期間提出的持續作業部署系統(Persistent Operational Deployment Systems,PODS )概念,就是將各種作戰任務裝備集成到集裝箱裡、搭配標準化介面,成為可快速拆換的任務模組,能快速裝載於各型船艦上執行任務;而「方塊系統」以及Type 32以集裝箱化任務模組的概念,就與PODS十分相符。依照BAE Systems的規劃,ASF的集裝箱任務模組的相關系統,如在艦內移動/裝卸集裝箱模組的機械設計,都會基於SH Defence的「方塊系統」的設計。

「方塊系統」結合MAN 175D柴油發電站的動力模組。

在2023年1月31日,丹麥SH Defence與MAN Energy Solutions簽署合作備忘錄,研究將MAN 175D柴油發電機組結合到SH Defence的「方塊」系統中,成為可快速裝卸的動力模組,用於各種海軍船艦平台,為船艦搭載的任務籌載提供動力。

在2023年2月初,丹麥SH Defence公司分別與英國巴布克集團(Babcock International)、德國NVL集團(NVL Group,原Lürssen Defence)簽署合作備忘錄,探討SH Defence公司的方塊(Cube system)模組化任務系統結合巴布克和NVL的船艦設計的可能性,包括巴布克集團的箭頭(Arrowhead)140巡防艦(為英國建造的版本就是Type 31)。

在2023年2月初,芬蘭DA-Group與FORCIT Defence跟丹麥SH Defence簽署合作備忘錄(Memorandum of Understanding,MOU),發展能夠儲存、施放水雷的方塊模組,相容於DA-Group與FORCIT Defence的BLOCKER以及TURSO水雷。 

 

「方塊」模組籌載平台

「方塊系統」的籌載平台以商規ISO標準的20英尺集裝箱(即Twenty-foot Equivalent Unit,TEU)和40英尺集裝箱(即Forty-foot Equivalent Unit,FEU)的長寬高尺寸為基準,能相容於現有的FEU/TEU集裝箱運輸、物流與倉儲系統,用來運輸集裝箱的公路拖車、貨運火車、航空運輸機等都能輕易輸送「方塊」模組到世界任何角落,沒有任何特殊的運輸需求。「方塊系統」內建保護措施,能適應低緯度酷熱或極區嚴寒氣候。「方塊」任務模組括標準化介面如電力、空氣、水冷、資料傳輸等,模組可以是獨立作業(船艦只需提供電力),也能整合到船艦作戰系統中。

SH Defense為「方塊系統」配套設計了高度自動化的處理系統(Handeling System),包括將集裝箱裝載上船與卸載下船、集裝箱模塊送上船艦甲板後的自動固定或者在船艦上搬運移動等,自動化程度高,能快速完成模組換裝且僅需極少數的人員;而SH Defense也能根據用戶現有的後勤處理系統來調整方案。

「方塊系統」的任務籌載平台有三種類型,全部都以TEU/FEU集裝箱的尺寸為基礎:

「方塊系統」的基本框架(Base Frame),此為20英尺集裝箱形式。

1.基本框架(Base Frame):適用於輕型與中型任務模組,只要任務籌載小於集裝箱的面積,都可安裝在基本框架上成為方塊模組。有20英尺TEU和40英尺FEU兩種版本。

2.工程框架(Engineered Frame):底座載重比「基本框架」更強化,適用於較重且較複雜的任務籌載,同樣有有20英尺TEU和40英尺FEU兩種版本。「工程框架」方塊系統都附有ISO規格的容器,並且配套SH Defense開發的自動化、可伸縮的鈕鎖(twist-lock)系統來固定。

「彈性框架」中,兩個20英尺模組並排的底座

「彈性框架」中,兩個40英尺模組並排的底座

3.彈性框架(Flex Frame):長、寬、高與20英尺TEU或40英尺FEU相同的適應性框架(Adaptor frame),無外殼,用來承載發射器類型的任務模組如反潛魚雷管、誘餌發射器、無人機發射器、火砲等。

「彈性框架」能用多個集裝箱框架組合成更大型的基座,例如由2個20英尺彈性框架或2個40英尺彈性框架堆疊,最多可由4個40英彈性框架(2x2)或8個20英尺彈性框架(4x4)堆疊;此外,也有混合20英尺與40英尺集裝箱框架的堆疊。

彈性框架裡面可以整合起重機(Traves Crane)來移動框架裡的任務裝備,或者加裝橫向移動裝置來適應特定模組需求如側向發射(Side Launch)的無人機系統。


「方塊系統」結合Bofors MK.4 40mm快砲的模組構想,使用多個20英尺TEU彈性框架

堆疊成40mm火砲的底部機箱。

任務艙配套設施

1.自動鈕鎖系統

配合「方塊系統」而開發的自動鈕鎖系統,整合在裝載甲板,能自動固定任務模組。

自動鈕鎖上方有個適配板來跟裝載甲板結合,不用時鈕鎖可縮入甲板內。

為了能迅速將任務模組故定在任務艙甲板上,SD Defense開發了配套的自動鈕鎖系統(Automatic Twist Lock System),採用遙控的動力鎖定裝置,整個流程快速且不需要人工作業。

一整套自動化鈕鎖系統包括一個中央的液壓動力單元(Hydraulic Power Unit,HPU),驅動若干數量的鈕鎖;鈕鎖的數量取決於任務艙甲板大小與模組裝載數量,例如每個20英尺TEU規格模組需要8個自動鈕鎖,每個40英尺FEU規格模組則需要16個。

每個鈕鎖透過一個適配板(adapter plate)焊接到任務甲板結構,而穿透甲板的連接處都密封到水密狀態;不裝載方塊模組時,鈕鎖系統可以縮入甲板內,使裝載甲板平整、避免人員絆倒。每個自動鈕鎖包含液壓制動、內建感測器以及遙控介面,能由控制面板統一控制動作以及監視狀態。鈕鎖系統的控制面板具有一個9英尺的彩色觸控顯示器,能顯示每個鈕鎖的狀態;控制系統能確保所有鈕鎖的安全動作,例如確保鈕鎖必須先伸出甲板才能鎖定;除了一般的自動控制之外,控制系統還提供人工複寫(manual override)。

2.液壓艙門

SH Defense還提供船艦側舷或艦尾任務艙所需的液壓艙門(Mission Bay Door),尺寸有配合20英尺TEU或40英尺TEU的形式,艙門為鷗翼(gull-wing)構型,能自動開關舉升。

3.動力拖車與滑移系統

(上與下)用來在艦上甲板移動「方塊」模組的滑移系統(Skidding System ),

主要是在集裝箱模組四角各裝上一個帶有液壓起重機的轉向輪單元,將模組舉起,

然後由一個電動牽引車拖帶。

 

由於有時需要在船艦甲板上移動任務模組位置,SH Defence也設計了動力拖車與滑移系統(Skidding System );此系統包括四個帶有液壓舉升裝置、各自獨立的轉向輪單元(bogie units),四個分別安裝在20/40英尺集裝箱模組四角,液壓系統將集裝箱撐起,然後由一個電動牽引車(Tractor)拖帶,可支撐起31公噸的集裝箱;其中一邊的兩個轉向輪單元連接到轉向連結裝置,並接上電動牽引車。每個轉向輪重195kg,舉升高度50cm。電動牽引車重1500kg,電源為24V直流電,電動馬達功率3KW,由一名人員手動操作,拖帶重量22.5公噸。此外,還有一個平時用來儲存收容牽引車以及四個轉向輪的停靠站(Docking station);停靠站本身結合四個轉向輪之後也可以當成一個拖車來使用,由牽引車攜帶,可裝載10英尺集裝箱模組。

(上與下)配套滑移系統的停靠站,平時用來收容與固定電動牽引車與四個轉向輪。

而這個停靠站結合四個轉向輪之後,本身也成為一個拖車,可用來容納一個10英尺

集裝箱,由牽引車拖帶。 

 

 

4.側舷裝載器/艦尾裝載器 

為了在碼頭方便地輸送模組以及將模組裝載上船或從船上卸下,SH Defense專門發展配套「方塊」模組系統的碼頭舉升裝卸系統,包括側舷裝載器(Side Loader)與艦尾裝載器(Stern Loader),能運輸舉升20英尺或40英尺方塊模組到最高6公尺高度,將模組送入船艦側舷或艦尾任務艙裡,或者將模組從艦上任務艙卸至碼頭。

「方塊系統」正透過岸上的側舷裝載器輸送到船艦側舷的任務艙。

(上與下)上為側舷裝載器,下為艦尾裝載器,兩者主要差別只有伸縮式起重機的

形式;側舷裝載時集裝箱是橫向平移,而艦尾裝載時集裝箱是縱向平移。

 

側舷與艦尾裝載器都內建伸縮壁起重機(telescopic frame)來舉升方塊模組,兩者的差異在於配合側舷任務艙或艦尾任務艙的裝載動線:集裝箱模塊在船艦側舷任務艙移動是橫向滑移,在艦尾任務艙則是縱向滑移,所以側舷裝載器的起重機框架設置在短邊,艦尾裝載器起重機框架則設置在長邊。兩種裝載器都配備四對車輪以及防範失效的彈簧啟動煞車(spring-activated brakes);所有液壓裝置都由裝載器上的柴油液壓泵浦單元(Hydraulic Pump Unit,HPU)提供動力。為了對準船艦的任務艙,側舷/艦尾裝載器設有雷射測距儀,此外還有攝影機。

工作時,裝載器會先用起重機舉升模組與船艦側面任務艙甲板齊平,然後裝載器伸出裝載支架(oading beams),固定在船艦任務艙甲板的插槽(pockets)裡;這些裝載支架與船上任務艙甲板內的橫向軌道對齊,成為移動任務模組的軌道。裝載支架連接船艦之後,裝載器就進入浮動模式(floating mode),自動根據攝影機、雷射測距儀等感測器測量來調整伸縮起重機,在裝卸模組期間自動抵銷船艦在裝卸過程中的微量運動(包括縱搖、橫搖、湧浪晃動等)。之後,裝載器上的推送裝置將「方塊」任務模組沿著裝載支架推入船艦任務艙裡。側舷/艦尾裝載器能完全自行處理方塊模組,不需要其他輸送設備來輔助。 
 
 

 

2023年3月22日,「方塊系統」的處理系統在丹麥科雪爾(Korsør)海軍基地進行展示。

此時畫面右側的側舷裝載器」正準備將搭載RHIB小艇的任務模組,移到左邊用來

代表船艦任務甲板的白色平台上。 

(上與下)2023年3月22日「方塊系統」展示中,「側舷裝載器」伸出支架,

,連結任務甲板下方插槽,支架對齊了甲板上的軌道,形成「方塊」模組橫向移入

、移出船艦的軌道。