超級游艇設(shè)計(jì)行業(yè)中，一場革命正在悄然發(fā)生，POD推進(jìn)器正在崛起

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在不斷發(fā)展的超級游艇設(shè)計(jì)行業(yè)中，一場悄無聲息的革命正在水線以下發(fā)生。電動方位推進(jìn)裝置（或業(yè)內(nèi)稱為 POD）正在挑戰(zhàn)傳統(tǒng)軸驅(qū)動系統(tǒng)的主導(dǎo)地位。幾十年來，這些創(chuàng)新的推進(jìn)裝置已經(jīng)是郵輪領(lǐng)域的中流砥柱，在游艇設(shè)計(jì)中獲得了巨大的吸引力，有望增強(qiáng)機(jī)動性、提高空間利用率和可能的效率優(yōu)勢，這與該行業(yè)對可持續(xù)發(fā)展的推動相一致。

但這些說法有什么道理嗎？這對超級游艇設(shè)計(jì)的未來究竟意味著什么？我們對采用這項(xiàng)技術(shù)的影響進(jìn)行了廣泛的研究，研究了從性能指標(biāo)到結(jié)構(gòu)考慮因素的所有內(nèi)容，并發(fā)表了一篇技術(shù)論文。研究結(jié)果揭示了每個(gè)游艇所有者和行業(yè)專業(yè)人士都應(yīng)該了解的權(quán)衡和機(jī)會的復(fù)雜圖景。

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POD
的崛起 POD 的核心代表了對船舶推進(jìn)的根本重新構(gòu)想。與傳統(tǒng)的軸系統(tǒng)不同，這些裝置可以 360 度旋轉(zhuǎn)，將推進(jìn)和轉(zhuǎn)向結(jié)合在一個(gè)套件中。它們具有多種配置，從緊湊的 0.2mW 裝置到強(qiáng)大的 7.0mW 及以上系統(tǒng)，每種配置都適合特定的容器要求。

這些裝置背后的技術(shù)分為兩大類。第一個(gè)使用機(jī)械齒輪驅(qū)動的螺旋槳，電動機(jī)以 Z 驅(qū)動（水平電機(jī)對中）或 L 驅(qū)動（垂直電機(jī)對中）配置安裝在上方。第二種集成度更高的方法將電動機(jī)直接置于推進(jìn)模塊中。

螺旋槳配置也各不相同。直接安裝的電機(jī)通常采用固定螺距螺旋槳，而機(jī)械系統(tǒng)可以容納可調(diào)螺距螺旋槳以提高效率。一些裝置甚至使用對轉(zhuǎn)螺旋槳，其中后螺旋槳與來自前螺旋槳漩渦的通電流協(xié)調(diào)工作，最大限度地提高功率密度并最大限度地減少損失。

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性能問題
也許最緊迫的問題是 POD 在性能方面與傳統(tǒng)軸系統(tǒng)的比較，我們的研究揭示了一些有趣的權(quán)衡。根據(jù)我們的大型游艇統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫，并使用最近的新建數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，圖 2 顯示，配備 POD 的游艇通常達(dá)到最大速度，比同類軸驅(qū)動船舶慢約 2 節(jié)。

雖然我們不是 POD 設(shè)計(jì)師，但我們假設(shè)較低的速度源于螺旋槳盤的功率密度降低，受支柱強(qiáng)度要求、更大的螺旋槳輪轂尺寸和更高的 RPM作等因素的影響。然而，還必須考慮到，由于相關(guān)的環(huán)境效益，在整個(gè)船隊(duì)中，超級游艇通常以較慢的速度行駛，因此 POD 的速度限制在現(xiàn)代工業(yè)中不一定是一個(gè)問題。

不過，原始速度并不是全部。在比較吊艙和軸線容器之間的阻力和效率時(shí)，有多種因素在起作用。對 88 米游艇進(jìn)行的案例研究顯示，由于消除了軸支架和方向舵，POD 驅(qū)動的船舶在最高速度下可以減少高達(dá) 8% 的附件阻力。如果故事到此結(jié)束，對 POD 來說不是很好嗎？

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當(dāng)考慮整個(gè)推進(jìn)鏈時(shí)，效率的概念變得更加復(fù)雜。雖然一些 POD 配置在最高速度下顯示的交付功率要求比傳統(tǒng)軸系統(tǒng)低 14% 到 6% 不等，但考慮到所有傳動和電氣損耗，POD 系統(tǒng)在動力源處的最終制動功率需求通常最終會高出 0% 到 17%。這種差異凸顯了效率問題可以用不止一種方式進(jìn)行爭論，并且結(jié)果也不同。在我們研究的示例中，得出的結(jié)論是，電動 Pod 的功率需求高于機(jī)械軸線解決方案。

然而，電能架構(gòu)在電力供應(yīng)方面確實(shí)提供了巨大的機(jī)會。因此，盡管電力需求可能更高，但電力供應(yīng)在提高效率或可持續(xù)性方面存在許多情況。這些包括電池、替代燃料、混合動力和針對特定游艇的運(yùn)營情況優(yōu)化的動力多樣化。

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重新構(gòu)想船體設(shè)計(jì)
將 POD 集成到超級游艇設(shè)計(jì)中，需要從根本上重新思考船體設(shè)計(jì)原則。水下輪廓必須平衡多個(gè)競爭因素，從阻力和適航性能到效率和舒適度。需要特別關(guān)注的五個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域：

首先，吃水考慮因素變得至關(guān)重要。POD 的功率密度較低，這意味著隨著功率需求的增加，較大的裝置通常需要更深的吃水，從而形成可能影響船舶規(guī)格的設(shè)計(jì)循環(huán)。當(dāng)作要求限制吃水時(shí)，設(shè)計(jì)人員可能需要在合同速度上做出妥協(xié)。

其次，橫梁設(shè)計(jì)具有新的重要性。POD 偏愛具有淺死角和外側(cè)艙底的 U 形截面（圖 4，布置 A），而彎曲或圓形截面可能會使安裝復(fù)雜化，并且可能需要傾斜以減少內(nèi)部空間（布置 B）。整流罩可以幫助適應(yīng)過度傾斜，但它們通常會增加 1% 到 2% 的阻力（布置 C）。

將 POD 安裝在較平坦的水下截面形狀上也不太復(fù)雜，但關(guān)鍵是要避免淺而平坦的部分，以盡量減少船尾撞擊。使橫梁更深會降低砰砰作響的風(fēng)險(xiǎn)，但可能會以增加阻力為代價(jià)。必須取得微妙的平衡。

第三，需要仔細(xì)考慮 POD 的橫向定位，以便在保持在船舶橫梁吃水線內(nèi)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)完全旋轉(zhuǎn)。這種定位必須平衡機(jī)動性和實(shí)際考慮，例如我們是否應(yīng)該討論在 POD 室之間進(jìn)入船尾。

第四，縱向定位會影響整個(gè)船尾設(shè)計(jì)。POD 需要具有足夠維護(hù)余量的專用技術(shù)空間，通常會將裝置推向船體中更靠前的位置。這會影響臀部線條的設(shè)計(jì)，并可能影響船只的整體平衡。

最后，重量分配也帶來了自身的挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)的柴機(jī)械系統(tǒng)相比，帶有 POD 的柴電推進(jìn)系統(tǒng)通常會增加燈船的排水量，需要仔細(xì)考慮對整體重量分布和船體設(shè)計(jì)的影響。

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舒適因素
POD 真正閃耀的一個(gè)領(lǐng)域是噪音和振動控制。通過將推力載荷集中在船舶的尾端，POD 顯著減少了通過船體的振動傳遞。
這與傳統(tǒng)的軸線不同，由于機(jī)械配置，與推進(jìn)相關(guān)的干擾可能會增加。

POD 具有適應(yīng)性強(qiáng)的支柱長度，可在設(shè)計(jì)過程中優(yōu)化螺旋槳尖端間隙，再加上較低的功率密度，減少了船體上的壓力脈沖。再加上消除軸對中問題和與磨損相關(guān)的振動，這些因素有助于顯著提供更安靜、更舒適的船上體驗(yàn)。

精湛的機(jī)動性
也許 POD 系統(tǒng)最引人注目的優(yōu)勢在于其卓越的機(jī)動性。正在進(jìn)行的全尺寸測試表明，與傳統(tǒng)的軸舵系統(tǒng)相比，POD 可以將轉(zhuǎn)彎半徑減小多達(dá) 38%。當(dāng)在港口以低速進(jìn)行近距離作業(yè)時(shí)，改進(jìn)的動態(tài)定位和定點(diǎn)能力勝過軸狀船舶，POD 系統(tǒng)能夠在風(fēng)速下保持位置，比傳統(tǒng)布置高 30%。

設(shè)計(jì)自由度和未來前景
POD 的采用，特別是與柴電系統(tǒng)相結(jié)合，為超級游艇設(shè)計(jì)開辟了新的可能性。沒有傳統(tǒng)軸線的布置限制，設(shè)計(jì)人員在發(fā)動機(jī)室的布置和電源分配方面獲得了更大的靈活性。

然而，與所有變化一樣，這種自由也有其自身的限制。POD 需要在其轉(zhuǎn)向模塊上方有專門的“POD 室”，這可能會影響海灘俱樂部區(qū)域和船尾通道——船東享受游艇的關(guān)鍵位置。

我們對這個(gè)問題的解決方案是在不影響一般布置的情況下集成 POD 推進(jìn)，我們稱之為“Free From Bulkheads”概念。通過增加船舶的干舷，包括 POD 室在內(nèi)的所有技術(shù)空間都可以保持在下層甲板下方，同時(shí)允許在上面提供完整的客人體驗(yàn)。

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展望未來
雖然傳統(tǒng)的軸系統(tǒng)仍然是超級游艇設(shè)計(jì)中的主要推進(jìn)方法，但該行業(yè)對采用電動架構(gòu)的日益關(guān)注使 POD 系統(tǒng)成為越來越有吸引力的選擇。它們在機(jī)動性、舒適性和設(shè)計(jì)靈活性方面的優(yōu)勢往往超過了它們在最高速度方面的局限性。

成功實(shí)施 POD 的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)階段的早期考慮，從而實(shí)現(xiàn)所有系統(tǒng)的最佳集成。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和電氣效率的提高，我們可以期待看到 POD 系統(tǒng)在未來的超級游艇設(shè)計(jì)中發(fā)揮越來越重要的作用。

對于考慮 POD 推進(jìn)的業(yè)主和設(shè)計(jì)師來說，決定最終取決于具體的項(xiàng)目要求和優(yōu)先事項(xiàng)，而速度是主導(dǎo)因素。雖然它們可能不會在不久的將來完全取代傳統(tǒng)的軸線，但 POD 代表了一種引人注目的替代方案，與該行業(yè)朝著更優(yōu)化、更舒適和更易縱的游艇發(fā)展軌跡非常吻合。

原創(chuàng)文章來源:艇好買平臺/五星之光全球游艇諜報(bào)中心/五星之光游艇駕校 加V交流a5fivestar