深海熱液保真儲存裝置的研究與設計.pdf

1、自1979年人類第一次在深度超過2000m的海水區(qū)域中發(fā)現(xiàn)海底熱泉生物群落以來，海底熱液的調(diào)查研究就成為國際上重大前沿熱點研究領域之一。目前國內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)了一系列的熱液采樣設備，這些采樣設備搭載HOV（載人潛水器）或ROV（深海有纜遙控機器人）等裝備就可進入海底熱液口進行取樣，并依靠搭載裝備將采集得到的熱液樣品帶回。在樣品的培養(yǎng)、保藏方面，國內(nèi)外也都研制出了一系列室內(nèi)高溫高壓反應釜，實現(xiàn)了樣品的實驗室培養(yǎng)、分析功能。但在熱液樣品的儲存以

2、及樣品由采樣器到培養(yǎng)、觀測設備間的轉(zhuǎn)移方面，目前都是由采樣器采樣后直接轉(zhuǎn)移給培養(yǎng)、觀測設備進行分析，由于熱液采樣設備沒有長時間保溫保壓的措施，限制了樣品的有效儲存，并且此種方式不能根據(jù)后續(xù)分析設備的需要對一次熱液采樣樣品進行較長時間間隔的多次、多種分析處理。本文針對這些問題，開展了深海熱液保真儲存裝置的研究與設計。該裝置可以對采樣器采集到的樣品進行較長時間保溫、保壓儲存，同時可以根據(jù)需要將樣品分時、分批轉(zhuǎn)移給熱液培養(yǎng)分析設備。本文主要研

3、究內(nèi)容如下:
　　1、本文通過查閱大量文獻資料，對熱液采樣、培養(yǎng)分析技術(shù)及設備的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行了分析，并對其優(yōu)缺點進行了探討。在此基礎上提出了本課題研究的目的及意義，確立了研究內(nèi)容及技術(shù)路線。
　　2、對深海熱液保真儲存裝置進行整體方案設計，確定了包括結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的設計方案，并通過對樣品儲存機理的分析，確定了防腐、保溫、保壓、密封方式等保真儲存技術(shù)方案。
　　3、對儲存筒、連接器、蓄能筒、外筒等部件進行了設計

4、，依據(jù)彈性失效準則計算了筒體尺寸，用Workbench分析模塊對簡體進行了強度分析及優(yōu)化設計，消除了筒底的應力集中現(xiàn)象。同時對活塞進行了瞬態(tài)分析，分析了其在樣品的瞬間沖擊下的應力應變，最后對關鍵零部件的強度進行了校核。
　　4、設計了以PLC為核心的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過安裝在儲存筒端部的溫度、壓力傳感器監(jiān)測樣品狀態(tài)，并通過顯示器實時顯示，同時根據(jù)反饋情況實現(xiàn)閉環(huán)控制，最后根據(jù)I/O點的分配編寫了控制程序。
　　5、對該儲存裝