360度电机吊舱推进器，旨在彻底改变大众船舶市场

英国电驱动专家Helix制造着全球功率密度最高的电机。如今，该公司正致力于将这种紧凑、高功率的设计扩展为一个船舶驱动生态系统，并相信这将有助于改变日常休闲和公用船舶的面貌（或至少是船体底部）。该公司全新推出的"吊舱模块"集成了必要的电驱动组件，旨在使360度吊舱推进器成为一种广泛可用的解决方案，从而有望在广阔的船舶市场中提升能效和增强操纵性。

电动吊舱推进器由可追溯至20世纪中叶甚至更早的方位推进器系统演变而来，作为一种灵活、分布式的船舶推进形式，它能提高效率、改善操纵性，并释放船体内部空间。与依赖大型中央发动机通过长传动轴驱动螺旋桨、并配备独立舵系统进行转向的传统方式不同，这些装置将所有动力总成和行走机构部件集成到一个水平万向安装于船龙骨上的水下吊舱中。

随后，该吊舱兼具推进和转向机制的功能，其360度旋转能力通过输送电力的滑环实现。这种全方位旋转使每个吊舱能将推力精确导向所需方向，从而无需独立的舵系统，同时大幅提升操纵性，甚至能让巨型船舶实现原地转向，颇似扭矩矢量分配电动汽车在陆地上的表现。

除提升操纵性外，吊舱推进器还宣称能提高能效，它们利用全方位的旋转能力，根据当前航行方向和状况以最高效的方式引导推力，同时还能减少耗能的振动，并消除舵部件带来的附加阻力。

据瑞典-瑞士跨国企业ABB集团（该公司目前推广的Azipod是1990年代初推出的首款电动吊舱推进器）称，在开阔水域，采用Azipod系统推进的船舶通常能降低5%至15%的能耗，某些情况下甚至可能达到20%至25%的降幅。对于像邮轮这样在港口间航行需消耗数十万甚至数百万加仑燃料的船舶而言，这绝非小数目。几年前，Deltamarin的一项研究发现，采用Azipod驱动的渡轮每年可节省高达170万美元的燃料成本。

这一系列优势使吊舱推进器成为一些大型远洋船舶（例如邮轮、集装箱船、油轮和渡轮等）的热门解决方案。我们此前曾探讨过，吊舱推进器能够将定向推力在"拉"和"推"两种取向之间进行180度旋转，这一能力对适应极地环境的破冰船尤其有利。

但Helix认为吊舱推进器在向下游市场拓展方面拥有大量未开发的潜力，并解释说，由于传统电机功率密度的局限，吊舱推进器长期仅限于大型船舶使用。为了达到推动船舶所需的高功率水平，过去必须在水下巨型吊舱内安装庞大的电机，这导致了高阻力。只有在兆瓦级以上的超大功率范围内，阻力相对于功率的比例才会下降到足以实现吊舱推进的能效收益。在较小的吊舱中，阻力比例变得过高而难以克服。

Helix准备通过其快速发展的电机拓扑技术来彻底改变这一现状，该技术能以极其轻小的封装实现高功率和高扭矩。虽然Helix顶级的25千瓦/公斤的SPX177电机是由其实验部门为超跑原型车开发的，并未针对大众市场使用进行优化，但其计划用于船用吊舱生态系统的SPC177径向磁通电机仍能提供高达9.7千瓦/公斤的功率密度，从31公斤的封装中持续输出300千瓦的功率。

Helix推断，在这种功率密度水平下，在亚兆瓦级别尺寸上，吊舱本体引起的阻力将变得微不足道，这为中小型船舶的高效推进打开了大门。事实上，该公司甚至宣称，其小型大功率电机构造将使得造船商相比传统（巨型）吊舱推进器能减少70%的阻力。

Helix并不打算开发完整的吊舱，而是希望通过向亚兆瓦级的中小型休闲、商业和客运船舶制造商提供其所谓的"吊舱模块"来创造模块化的灵活性。每个"模块"都将是一套即插即用的吊舱内部组件集，供造船厂和推进系统制造商装入其自主设计的水下吊舱结构中，并与螺旋桨、电池系统、发电机以及根据特定船舶要求配置的控制软件解决方案配对使用。

首批推出的每个"模块"都将包含一台SPC177电机，并配套Xtrac齿轮减速系统、CAN总线接口、轴承和密封件，以及可选的Helix逆变器。

Helix的首席船舶工程师詹姆斯·爱德华兹在上月的发布中表示："通过释放以往为舷外机预留的船尾甲板空间，或为机舱和螺旋桨轴预留的内部空间，我们的Helix吊舱模块为行业提供了一个重新思考船舶设计方式的划时代机遇，同时还能实现更高效的航行，并助力航运业迈向净零排放的征程。"

Helix举例说明了如何利用额外的船体空间，使拖网渔船对渔民而言更舒适实用，或使游艇对休闲客户来说更放松愉悦。

首发将推出三种亚兆瓦级吊舱模块尺寸：100千瓦、200千瓦和300千瓦。100和200千瓦型号将提供低扭矩和高扭矩两种变体，Helix计划最终将产品线扩展至480千瓦到3兆瓦的输出功率范围。

考虑到电池动力电动船的有限续航力，您可能想知道船舶运营商究竟如何为传统的多兆瓦级电动吊舱电机供电。这并非仅靠电池，而是需要一套使用柴油或水力发电等方式的船载发电系统。

同样，Helix指出，吊舱模块客户将能够开发自己的动力系统，无论是纯电池系统，还是由柴油发电机或其他替代能源发电的串联混合动力系统。不出所料，公司预计在初始阶段客户会倾向于采用混合动力系统。

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