[发明专利]一种基于浮沉子原理和温控气压法的潜水器

说明书

本发明涉及一种基于浮沉子原理和温控气压法的潜水器，包括壳体、控制系统、电池、配重、气动门、气动门控制器、信号发射接收器、湿度传感器、姿态传感器、温度控制器和螺旋桨；本发明提供的潜水器易于操作，能够在水域中指定深度稳定悬浮，可以根据实际测量深度的需要设计不同的结构，添加不同的科研模块对装置进行调整，使得该装置更加符合实际需求，减少了能量损耗和臃肿的结构，使成本大大降低。本发明将浮沉子最新研究成果应用到潜水器装置中，借助浮沉子原理和温控气压法实现对潜水器浮潜控制，通过简单有效的负反馈算法机制消除了海洋中不稳定暗流以及洋流兴波等对潜水器的影响，实现对潜水器潜水深度和工作区域的精确控制。

技术领域

本发明涉及一种潜水器，特别涉及一种基于浮沉子原理和温控气压法的潜水器。

背景技术

随着海洋资源的不断开发，潜水器的技术越来越成熟，然而，现有的潜水器主要采用无动力方式进行下潜和上浮，第一种是通过加载下潜压铁和抛除上浮压铁的方式实现快速下潜和上浮，由于潜水器的组成和结构各不相同，航行的水域的环境也不相同，精确计算不同航行深度配平量很困难，需要在实验前针对不同的下潜深度进行配平，导致无人艇在下潜和上浮的实施周期长，耗费的成本也较大。第二种是抽水/排水法的原理，但是这种装置的机构体积较大，结构复杂，而且在深水区排水时要克服高水压做工，耗费的成本较高。因此针对无人艇下潜和上浮的装置存在的问题，希望能设计一种更为简单低成本且能够精确控制的潜水器。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于浮沉子原理和温控气压法的潜水器，包括壳体、控制系统、电池、配重、气动门、气动门控制器、信号发射接收器、湿度传感器、姿态传感器、温度控制器和螺旋桨；所述的壳体为蛋壳形，壳体内上部设有空气舱，下部设有控制舱，壳体底部设有进水口，空气舱与控制舱之间设有隔板，隔板中部设有向下的通水管，空气舱通过通水管与进水口连通；控制系统和电池分别设在控制舱内，配重设在控制舱底部；进水口处设有气动门，气动门与气动门控制器相连，气动门控制器设在控制舱内，通过线路与控制系统相连；信号发射接收器、湿度传感器和姿态传感器设在壳体顶部，通过线路与控制系统相连；温度控制器设在空气舱内，通过线路与控制系统相连，所述的温度控制器包括温控板、内部温度传感器；壳体外表面周圈设有数个均匀分布的螺旋桨。

壳体外表面沿壳体中部周圈设有四组螺旋桨，四组螺旋桨呈十字形均匀分布，每组螺旋桨分别包括螺旋桨电机和螺旋桨叶片，螺旋桨电机通过线路与控制系统相连，螺旋桨叶片与螺旋桨电机的输出轴相连。

所述的控制舱内从上到下依次设有电池电路舱和气动配重舱，电池和控制系统设在电池电路舱内，气动门控制器和配重设在气动配重舱内；电池电路舱对应的壳体上设有电路舱门，气动配重舱对应的壳体上设有气动配重舱门。

所述的控制系统包括主控制电路和副控制电路，主控制电路包括主单片机，主单片机与信号发射接收器、温度控制器和姿态传感器相连；副控制电路包括副单片机，副单片机与科研系统相连。

所述的科研系统包括搭载机架、顶部环形摄像头、底部环形摄像头、照明灯、外部温度传感器、水质检测器和设备通用接口，所述的搭载机架设在壳体底部，环绕进水口设置，顶部环形摄像头设在壳体顶部，底部环形摄像头、照明灯、外部温度传感器、水质检测器和设备通用接口分别设在搭载机架上，并分别通过线路与控制系统相连。

所述的空气舱对应的壳体上设有空气舱门。

本发明的工作原理：

本发明是利用浮沉子原理设计的潜水器，浮沉子是利用阿基米德原理，改变浮力大小从而实现在液体中的升降。部分装水的容器倒置在水(液体)中会存在一个临界深度，临界深度是指容器稳定悬浮时，容器内部的液面所处深度，容器内液面高于这个深度，容器会下沉，低于这个深度，容器则会上浮。

在容器内液面恰好等于临界深度时，容器内液面的上下压强相等，列出如下公式：