深海熱液保真儲(chǔ)存裝置的研究與設(shè)計(jì).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(guó)際上重大前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域之一。目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)了一系列的熱液采樣設(shè)備，這些采樣設(shè)備搭載HOV（載人潛水器）或ROV（深海有纜遙控機(jī)器人）等裝備就可進(jìn)入海底熱液口進(jìn)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(guó)內(nèi)外也都研制出了一系列室內(nèi)高溫高壓反應(yīng)釜，實(shí)現(xiàn)了樣品的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)、分析功能。但在熱液樣品的儲(chǔ)存以

2、及樣品由采樣器到培養(yǎng)、觀測(cè)設(shè)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(cè)設(shè)備進(jìn)行分析，由于熱液采樣設(shè)備沒有長(zhǎng)時(shí)間保溫保壓的措施，限制了樣品的有效儲(chǔ)存，并且此種方式不能根據(jù)后續(xù)分析設(shè)備的需要對(duì)一次熱液采樣樣品進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間間隔的多次、多種分析處理。本文針對(duì)這些問題，開展了深海熱液保真儲(chǔ)存裝置的研究與設(shè)計(jì)。該裝置可以對(duì)采樣器采集到的樣品進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間保溫、保壓儲(chǔ)存，同時(shí)可以根據(jù)需要將樣品分時(shí)、分批轉(zhuǎn)移給熱液培養(yǎng)分析設(shè)備。本文主要研

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

4、，依據(jù)彈性失效準(zhǔn)則計(jì)算了筒體尺寸，用Workbench分析模塊對(duì)簡(jiǎn)體進(jìn)行了強(qiáng)度分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)，消除了筒底的應(yīng)力集中現(xiàn)象。同時(shí)對(duì)活塞進(jìn)行了瞬態(tài)分析，分析了其在樣品的瞬間沖擊下的應(yīng)力應(yīng)變，最后對(duì)關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度進(jìn)行了校核。
　　4、設(shè)計(jì)了以PLC為核心的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過安裝在儲(chǔ)存筒端部的溫度、壓力傳感器監(jiān)測(cè)樣品狀態(tài)，并通過顯示器實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)根據(jù)反饋情況實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，最后根據(jù)I/O點(diǎn)的分配編寫了控制程序。
　　5、對(duì)該儲(chǔ)存裝