英國電驅(qū)動(dòng)專家Helix制造著全球功率密度最高的電機(jī)。如今，該公司正致力于將這種緊湊、高功率的設(shè)計(jì)擴(kuò)展為一個(gè)船舶驅(qū)動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)，并相信這將有助于改變?nèi)粘Ｐ蓍e和公用船舶的面貌（或至少是船體底部）。該公司全新推出的"吊艙模塊"集成了必要的電驅(qū)動(dòng)組件，旨在使360度吊艙推進(jìn)器成為一種廣泛可用的解決方案，從而有望在廣闊的船舶市場(chǎng)中提升能效和增強(qiáng)操縱性。

電動(dòng)吊艙推進(jìn)器由可追溯至20世紀(jì)中葉甚至更早的方位推進(jìn)器系統(tǒng)演變而來，作為一種靈活、分布式的船舶推進(jìn)形式，它能提高效率、改善操縱性，并釋放船體內(nèi)部空間。與依賴大型中央發(fā)動(dòng)機(jī)通過長傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)螺旋槳、并配備獨(dú)立舵系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)向的傳統(tǒng)方式不同，這些裝置將所有動(dòng)力總成和行走機(jī)構(gòu)部件集成到一個(gè)水平萬向安裝于船龍骨上的水下吊艙中。

隨后，該吊艙兼具推進(jìn)和轉(zhuǎn)向機(jī)制的功能，其360度旋轉(zhuǎn)能力通過輸送電力的滑環(huán)實(shí)現(xiàn)。這種全方位旋轉(zhuǎn)使每個(gè)吊艙能將推力精確導(dǎo)向所需方向，從而無需獨(dú)立的舵系統(tǒng)，同時(shí)大幅提升操縱性，甚至能讓巨型船舶實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，頗似扭矩矢量分配電動(dòng)汽車在陸地上的表現(xiàn)。

除提升操縱性外，吊艙推進(jìn)器還宣稱能提高能效，它們利用全方位的旋轉(zhuǎn)能力，根據(jù)當(dāng)前航行方向和狀況以最高效的方式引導(dǎo)推力，同時(shí)還能減少耗能的振動(dòng)，并消除舵部件帶來的附加阻力。

據(jù)瑞典-瑞士跨國企業(yè)ABB集團(tuán)（該公司目前推廣的Azipod是1990年代初推出的首款電動(dòng)吊艙推進(jìn)器）稱，在開闊水域，采用Azipod系統(tǒng)推進(jìn)的船舶通常能降低5%至15%的能耗，某些情況下甚至可能達(dá)到20%至25%的降幅。對(duì)于像郵輪這樣在港口間航行需消耗數(shù)十萬甚至數(shù)百萬加侖燃料的船舶而言，這絕非小數(shù)目。幾年前，Deltamarin的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，采用Azipod驅(qū)動(dòng)的渡輪每年可節(jié)省高達(dá)170萬美元的燃料成本。

這一系列優(yōu)勢(shì)使吊艙推進(jìn)器成為一些大型遠(yuǎn)洋船舶（例如郵輪、集裝箱船、油輪和渡輪等）的熱門解決方案。我們此前曾探討過，吊艙推進(jìn)器能夠?qū)⒍ㄏ蛲屏υ?拉"和"推"兩種取向之間進(jìn)行180度旋轉(zhuǎn)，這一能力對(duì)適應(yīng)極地環(huán)境的破冰船尤其有利。

但Helix認(rèn)為吊艙推進(jìn)器在向下游市場(chǎng)拓展方面擁有大量未開發(fā)的潛力，并解釋說，由于傳統(tǒng)電機(jī)功率密度的局限，吊艙推進(jìn)器長期僅限于大型船舶使用。為了達(dá)到推動(dòng)船舶所需的高功率水平，過去必須在水下巨型吊艙內(nèi)安裝龐大的電機(jī)，這導(dǎo)致了高阻力。只有在兆瓦級(jí)以上的超大功率范圍內(nèi)，阻力相對(duì)于功率的比例才會(huì)下降到足以實(shí)現(xiàn)吊艙推進(jìn)的能效收益。在較小的吊艙中，阻力比例變得過高而難以克服。

Helix準(zhǔn)備通過其快速發(fā)展的電機(jī)拓?fù)浼夹g(shù)來徹底改變這一現(xiàn)狀，該技術(shù)能以極其輕小的封裝實(shí)現(xiàn)高功率和高扭矩。雖然Helix頂級(jí)的25千瓦/公斤的SPX177電機(jī)是由其實(shí)驗(yàn)部門為超跑原型車開發(fā)的，并未針對(duì)大眾市場(chǎng)使用進(jìn)行優(yōu)化，但其計(jì)劃用于船用吊艙生態(tài)系統(tǒng)的SPC177徑向磁通電機(jī)仍能提供高達(dá)9.7千瓦/公斤的功率密度，從31公斤的封裝中持續(xù)輸出300千瓦的功率。

Helix推斷，在這種功率密度水平下，在亞兆瓦級(jí)別尺寸上，吊艙本體引起的阻力將變得微不足道，這為中小型船舶的高效推進(jìn)打開了大門。事實(shí)上，該公司甚至宣稱，其小型大功率電機(jī)構(gòu)造將使得造船商相比傳統(tǒng)（巨型）吊艙推進(jìn)器能減少70%的阻力。

Helix并不打算開發(fā)完整的吊艙，而是希望通過向亞兆瓦級(jí)的中小型休閑、商業(yè)和客運(yùn)船舶制造商提供其所謂的"吊艙模塊"來創(chuàng)造模塊化的靈活性。每個(gè)"模塊"都將是一套即插即用的吊艙內(nèi)部組件集，供造船廠和推進(jìn)系統(tǒng)制造商裝入其自主設(shè)計(jì)的水下吊艙結(jié)構(gòu)中，并與螺旋槳、電池系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)以及根據(jù)特定船舶要求配置的控制軟件解決方案配對(duì)使用。

首批推出的每個(gè)"模塊"都將包含一臺(tái)SPC177電機(jī)，并配套Xtrac齒輪減速系統(tǒng)、CAN總線接口、軸承和密封件，以及可選的Helix逆變器。

Helix的首席船舶工程師詹姆斯·愛德華茲在上月的發(fā)布中表示："通過釋放以往為舷外機(jī)預(yù)留的船尾甲板空間，或?yàn)闄C(jī)艙和螺旋槳軸預(yù)留的內(nèi)部空間，我們的Helix吊艙模塊為行業(yè)提供了一個(gè)重新思考船舶設(shè)計(jì)方式的劃時(shí)代機(jī)遇，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)更高效的航行，并助力航運(yùn)業(yè)邁向凈零排放的征程。"

Helix舉例說明了如何利用額外的船體空間，使拖網(wǎng)漁船對(duì)漁民而言更舒適實(shí)用，或使游艇對(duì)休閑客戶來說更放松愉悅。

首發(fā)將推出三種亞兆瓦級(jí)吊艙模塊尺寸：100千瓦、200千瓦和300千瓦。100和200千瓦型號(hào)將提供低扭矩和高扭矩兩種變體，Helix計(jì)劃最終將產(chǎn)品線擴(kuò)展至480千瓦到3兆瓦的輸出功率范圍。

考慮到電池動(dòng)力電動(dòng)船的有限續(xù)航力，您可能想知道船舶運(yùn)營商究竟如何為傳統(tǒng)的多兆瓦級(jí)電動(dòng)吊艙電機(jī)供電。這并非僅靠電池，而是需要一套使用柴油或水力發(fā)電等方式的船載發(fā)電系統(tǒng)。

同樣，Helix指出，吊艙模塊客戶將能夠開發(fā)自己的動(dòng)力系統(tǒng)，無論是純電池系統(tǒng)，還是由柴油發(fā)電機(jī)或其他替代能源發(fā)電的串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)。不出所料，公司預(yù)計(jì)在初始階段客戶會(huì)傾向于采用混合動(dòng)力系統(tǒng)。

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