[发明专利]一种小型水下设备的零动力悬停系统及方法

权利要求书

1.一种小型水下设备的零动力悬停系统，其特征在于：包括水密仓、设置在水密仓内部用于产生气体的水电解模块、以及控制水密仓运动的升降控制器；

所述水密仓的底部设置有通水口，所述水密仓的顶部设置有放气口；

所述升降控制器包括升降控制线路板模块和升降控制执行模块，所述升降控制线路板模块包括姿态角度传感器、单片机、电磁阀控制回路，所述升降控制执行模块包括用于控制所述放气口开闭的放气电磁阀；所述姿态角度传感器将所述悬停系统的实时运动姿态数据传送给所述单片机，所述单片机通过电磁阀控制回路控制所述放气电磁阀开闭；

所述水电解模块包括水电解线路板模块和惰性金属电极；所述单片机通过所述水电解线路板模块控制所述惰性金属电极工作产生气体；

所述升降控制线路板模块和水电解线路板模块密封设置在所述水密仓的内顶部；所述放气电磁阀设置在所述水密仓顶部的放气口处；所述惰性金属电极设置在所述水密仓的内底部；

所述姿态角度传感器包括陀螺仪、加速度计、地磁传感器和气压传感器，用于监测并求解所述悬停系统的实时海拔位置、朝向角度、运动方向、运动速度；

所述水电解线路板模块包括恒流恒压控制电路，所述单片机通过所述恒流恒压控制电路控制所述惰性金属电极工作；

所述水电解线路板模块还包括H桥驱动电路，所述单片机通过所述恒流恒压控制电路和所述H桥驱动电路控制所述惰性金属电极工作；

所述零动力悬停系统实现上浮、下沉及悬停的方法为：

设置基准，零动力悬停系统漂浮在水面时，通过升降控制器内置的姿态角度传感器测量出当前的气压，通过气压与海拔对照表，换算得到当前悬停系统的海拔高度，单片机将此海拔高度及悬停系统当前姿态设置为基准；

下沉，升降控制器收到下沉指令，单片机根据姿态角度传感器的运动姿态数据，单片机判定本悬停系统状态为下沉，单片机控制放气电磁阀打开，水密仓内的气体排出，水密仓内的气压降低，水从通水口进入水密仓的内部，当本悬停系统的总浮力小于自身的重量，悬停系统开始下沉；

上浮，升降控制器收到上浮指令，单片机根据姿态角度传感器的运动姿态数据，单片机判定悬停系统状态为上浮，单片机控制放气电磁阀关闭，打开水电解模块，将水密仓内的水电解成氢气和氧气，水密仓内气体数量的增加，水密仓内的气压增大，水密仓内的水从底部的通水口排出，当悬停系统的总浮力大于悬停系统自身的重量时，悬停系统开始上浮；

悬停，当姿态角度传感器检测到悬停系统到达指定的深度时，单片机通过微调放气电磁阀及水电解模块，调整水密仓内的气压，改变水密仓内的水位，控制悬停系统的总浮力等于自身的重量，实现悬停，单片机判定本悬停系统处于设定的悬停位置后，耗能部件放气电磁阀及水电解模块都是处于关闭状态，整个悬停系统仅单片机及姿态角度传感器工作。

2.根据权利要求1所述的一种小型水下设备的零动力悬停系统，其特征在于：所述惰性金属电极为两个钛合金金属电极组成，所述惰性金属电极进行电镀铂或铱处理。

3.根据权利要求1所述的一种小型水下设备的零动力悬停系统，其特征在于：所述水密仓的底部设置有两个通水口，两个通水口一前一后的排列设置在所述水密仓的底部。