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  英国电力驱动系统专家Helix公司造出了一些世界上功率密度最高的电动机。如今，该公司正凭借其紧凑型高功率设计作为跳板，全力构建一套船用驱动生态系统——该系统有望改变日常休闲船艇与工作船的整体面貌（至少会改变其船底结构）。该公司全新推出的 Pod Cartridge 可提供实现 360 度吊舱推进器所需的全部电动驱动组件，使这种高效且机动性更强的推进器能够大范围的应用于各类船只。

  电动吊舱推进器由可追溯至20世纪中叶乃至更早的全回转推进器系统演化而来，作为一种灵活且分布式的船舶推进形式，它不仅提升了能效与机动性，更释放了船体内部空间。与依靠大型中央发动机通过长轴驱动螺旋桨以及单独的舵系统来转向不同，这些装置将所有动力传动和运行部件整合到安装在船底龙骨上的水平万向吊舱中。

  该吊舱系统集推进与转向功能于一身，通过导电滑环实现360度全回转。这种全方位旋转使每个吊舱都能将推力精准导向所需方向，从而省却独立的舵系统，同时极大地提高了机动性——甚至能让巨型船舶实现原地转向，其原理犹如配备扭矩矢量分配系统的电动汽车在陆地上的精准操控。

  除了机动性增强之外，吊舱推进器还具有更高的效率，它们能够充分的利用全方位的旋转能力，以最高效的方式将推力导向当前的航行方向和条件，同时还能消除消耗能量的振动，并且省去了舵组件带来的额外阻力。

  根据瑞典-瑞士跨国企业ABB集团公布的数据，采用Azipod推进系统的开放式水域船舶通常可降低5%至15%的能耗，最高节能幅度甚至可达20%至25%。该集团目前推广的Azipod系统正是1990年代初问世的全球首款电动吊舱推进器。

  据瑞典 - 瑞士跨国公司ABB集团称，该公司目前销售的 Azipod 是 20 世纪 90 年代初推出的全球首款电动吊舱推进器。其公布的多个方面数据显示，采用 Azipod系统推进的开阔水域船舶通常可节省 5% 至 15% 的能耗，最高可节省 20% 至 25%。

  对于邮轮这类在港口间穿梭时需消耗数十万乃至数百万加仑燃料的船舶而言，这样的节约能源的效果可不是一笔小数目。数年前德他马林公司的研究表明，采用Azipod推进系统的渡轮每年最高可节省170万美元的燃料成本。

  这一系列优势使吊舱推进器成为大型远洋船舶的主流解决方案，典型应用包括邮轮、集装箱船、油轮及渡轮等。我们此前曾探讨过，吊舱推进器能在拉式与推式两种方位间实现180度定向推进旋转，该功能对适用于极地航行的破冰船而言具有非常明显优势。

  但Helix公司认为吊舱推进器在大众市场蕴含着大量尚未开发潜力，并指出受传统电动机功率密度缺陷所限，该技术长期仅能应用于大型船舶。为实现船舶推进所需的高功率输出，以往必须在巨型水下吊舱内安装体积非常庞大的电机，这会产生更大的阻力。唯有在兆瓦级以上的超大功率范围内，阻力与功率的比例才会下降到足以实现吊舱推进的能效优势。而对于小型吊舱而言，其阻力比例会过高而难以克服。

  Helix公司计划以其SPC177电机为核心，率先推出100千瓦、200千瓦及300千瓦三种功率等级的Pod Cartridge模块化推进系统。

  该公司正通过其快速演进的电机动磁拓扑技术颠覆传统设计范式——该技术能以极小极轻的封装实现高功率与高扭矩输出。虽然Helix顶级的SPX177电机（功率密度达25千瓦/千克）由其实验部门为超跑原型车研发，并未针对大众市场优化，但计划用于船用吊舱ECO的SPC177径向磁通电机仍具备高达9.7千瓦/千克的功率密度，仅凭31公斤（68磅）的封装重量就可以输出300千瓦的持续功率。

  Helix指出，在此类功率密度水平下，兆瓦级以下尺寸的吊舱外壳所产生的阻力效应将变得微不足道，这为中小型船舶的高效推进开辟了道路。该公司甚至宣称，相较于传统（巨型）吊舱推进器，其小型大功率电机结构将使造船企业能够降低70%的流体阻力。

  Helix白皮书中的图表显示：基于2004年丰田普锐斯电机功率密度水平的吊舱，与采用2022年Lucid Air电机（功率密度显著更高）的吊舱，两者在阻力功率比上存在很明显差异。

  Helix并不计划开发完整的吊舱系统，而是通过供应其称之为Pod Cartridge的模块化组件，为兆瓦级以下的中小型休闲船艇、商用船及客船制造商提供灵活解决方案。每个卡匣实为一套即插即用的吊舱内部组件集，船厂与推进系统制造商可将其集成至自主设计的水下吊舱结构中，并根据具体船舶需求匹配螺旋桨、电池系统、发电机及控制系统软件解决方案。

  首批推出的卡匣均将搭载SPC177电机，并集成Xtrac齿轮减速系统、CAN总线接口、轴承密封组件及可选配的Helix逆变器。

  Helix首席船舶工程师James Edwards在上月的发布会中表示：通过释放传统舷外机占用的艇艉甲板空间，以及发动机舱与螺旋桨轴系所占用的舱内空间，我们的Helix Pod Cartridge为行业提供了重新思考船舶设计的划时代机遇，同时还能实现更高效的航行，助力航运业迈向净零排放征程。

  Helix还举例说明如何利用这些额外船体空间：例如使拖网渔船为渔民提供更舒适实用的工作环境，或让游艇为休闲客户创造更惬意的享受体验。

  首发的三款兆瓦级以下Pod Cartridge功率等级分别为100、200及300千瓦。其中100与200千瓦型号将提供低扭矩与高扭矩两种版本，Helix未来还计划将产品线兆瓦的输出功率范围。

  Helix凭借其高功率密度电机技术，致力于为广泛船型提供电动船用驱动系统硬件，旨在实现能效提升、操纵性优化及船体空间释放。鉴于纯电动船舶有限的续航能力，您或许会疑惑船舶运营商如何为传统兆瓦级电动吊舱电机供能。其动力来源并非仅靠电池，而是需要搭配使用柴油发电或水力发电等船载发电系统。

  同样有必要注意一下的是，Helix表明Pod Cartridge的客户能自主配置动力系统——无论是采用纯电池方案，还是选通过柴油发电机或其他能源进行发电的串联混合动力方案。不出所料，该公司预计在初始阶段客户将更倾向于采用混合动力系统。