[发明专利]可控制浮力系统和方法

权利要求书

1.一种可控制浮力系统(10)，包括：

支撑结构(11)，具有密封的中空围绕物(12)，所述中空围绕物用于容纳第一气体并且被第二气体包围，使得所述第一气体或所述第二气体比环境空气轻，经由防止所述第一气体从所述中空围绕物逃逸的单向阀用所述第一气体预填充所述中空围绕物，

海拔传感器(14)，用于生成指示所述支撑结构的高度的海拔信号，

高度变换器(17、21、61、66、67、68)，被耦合到所述支撑结构并且响应于所述海拔信号以改变所述支撑结构的浮力，以及

控制器(15)，被耦合到所述海拔传感器和所述高度变换器并且响应于所述海拔信号和至少一个基准海拔信号以自动控制所述高度变换器以便维持所述支撑结构漂浮在预设海拔上。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述海拔传感器(14)能够以不大于±1米的误差测量高达50米的高度。

3.如权利要求1或2所述的系统，其中，所述至少一个基准海拔信号包括指示希望的预设海拔的第一基准信号。

4.如权利要求1到3中任一项所述的系统，其中，所述至少一个基准海拔信号包括指示即时海拔与所述预设海拔之间的可允许差异的第二基准信号。

5.如权利要求1到4中的任一项所述的系统，其中：

所述中空围绕物是弹性的并且被布置在容纳所述第二气体的外围绕物之中，

所述第一气体作为压舱物，并且

所述控制器响应于所述海拔信号以调整所述中空围绕物中的所述第一气体的质量，以便维持所述支撑结构漂浮在预设海拔上。

6.如权利要求5所述的系统，其中：

经由可释放的阀(21)将泵(17)耦合到所述中空围绕物的入口，并且

所述控制器响应于所述海拔信号以抽吸第一气体进入所述中空围绕物，以便使所述中空围绕物充气，或者以开启所述可释放的阀以便将所述内中空围绕物放气。

7.如权利要求1到6中的任一项所述的系统，其中，所述第一气体是空气。

8.如权利要求1所述的系统，其中：

所述高度变换器包括在所述中空围绕物内部的至少一个电气加热元件(61)，并且

所述控制器响应于所述支撑结构下降到低于所述预先确定的海拔来加热所述第一气体以便增加所述中空围绕物的所述浮力，并且控制器响应于所述支撑结构上升到高于所述预先确定的海拔来允许所述第一气体冷却以便降低所述中空围绕物的所述浮力。

9.如权利要求8所述的系统，其中：

所述控制器被适配为通过将所述至少一个电加热元件断开能量来冷却所述第一气体以便允许所述第一气体被动地冷却。

10.如权利要求8所述的系统，还包括：

用于主动地冷却所述第一气体的冷却设备；

所述控制器被适配为通过除了对所述至少一个电加热元件断开能量之外向所述冷却设备供能来冷却所述第一气体。

11.如权利要求5所述的系统，其中：

所述中空围绕物基本上是坚硬的，

所述高度变换器包括在所述中空围绕物内部用于将所述中空围绕物的壁(67)耦合到所述控制器的体积调整设备(66)，并且

所述控制器响应于所述支撑结构下降到低于所述预先确定的海拔来调整所述体积调整设备以便增加所述中空围绕物中的气体的体积并且从而增加所述中空围绕物的浮力，并且响应于所述支撑结构上升到高于所述预先确定的海拔来调整所述体积调整设备以便减小所述中空围绕物中的气体的体积并且从而降低所述中空围绕物的浮力。

12.如权利要求11所述的系统，其中：

所述体积调整设备是绳索，所述绳索的第一末端被锚定到所述中空围绕物的内壁并且所述绳索的第二末端被耦合到所述控制器，并且

所述控制器被适配为通过调整所述绳索的张力来改变所述中空围绕物中的所述气体的体积。

13.如权利要求12所述的系统，其中，经由电动机(68)将所述绳索(61)耦合到所述控制器(15)，由所述控制器促动所述电动机以缠绕或展开所述绳索以便分别增加或减小所述绳索中的所述张力。