深海热液保真储存装置的研究和设计

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1、青岛科技大学研究生学位论文深海热液保真储存装置的研究与设计摘要自1979年人类第一次在深度超过2000m的海水区域中发现海底热泉生物群落以来，海底热液的调查研究就成为国际上重大前沿热点研究领域之一。目前国内外已经开发了一系列的热液采样设备，这些采样设备搭载HOV(载人潜水器)或ROV(深海有缆遥控机器人)等装备就可进入海底热液口进行取样，并依靠搭载装备将采集得到的热液样品带回。在样品的培养、保藏方面，国内外也都研制出了一系列室内高温高压反应釜，实现了样品的实验室培养、分析功能。但在热液样品的储存以及样品由采样器到培养、观测设备间的转移方面，目

2、前都是由采样器采样后直接转移给培养、观测设备进行分析，由于热液采样设备没有长时间保温保压的措施，限制了样品的有效储存，并且此种方式不能根据后续分析设备的需要对一次热液采样样品进行较长时间间隔的多次、多种分析处理。本文针对这些问题，开展了深海热液保真储存装置的研究与设计。该装置可以对采样器采集到的样品进行较长时间保温、保压储存，同时可以根据需要将样品分时、分批转移给热液培养分析设备。本文主要研究内容如下：1、本文通过查阅大量文献资料，对热液采样、培养分析技术及设备的现状和发展趋势进行了分析，并对其优缺点进行了探讨。在此基础上提出了本课题研究的目

3、的及意义，确立了研究内容及技术路线。2、对深海热液保真储存装置进行整体方案设计，确定了包括结构系统及控制系统的设计方案，并通过对样品储存机理的分析，确定了防腐、保温、保压、密封方式等保真储存技术方案。3、对储存筒、连接器、蓄能筒、外筒等部件进行了设计，依据弹性失效准则计算了筒体尺寸，用Workbench分析模块对筒体进行了强度分析及优化设计，消除了筒底的应力集中现象。同时对活塞进行了瞬态分析，分析了其在样品的瞬间冲击下的应力应变，最后对关键零部件的强度进行了校核。4、设计了以PLC为核心的控制系统，该系统通过安装在储存筒端部的温度、压力传感器

4、监测样品状态，并通过显示器实时显示，同时根据反馈情况实现闭环控制，最后根据I／O点的分配编写了控制程序。5、对该储存装置的样品转移过程进行了动态特性研究，首先通过理论计算分析了节流口内径d，节流口长度三与样品转移时间丁的关系，同时用AMESim深海热液保真储存装置的研究与设计液压仿真软件对样品转移过程进行了仿真分析研究，结果表明节流口孔径对转移时间的影响较大，仿真分析结果与理论计算的结果一致。关键词：深海热液储存装置保温保压Workbench分析AMESim仿真青岛科技大学研究生学位论文RESEARCHANDDESIGNOFDEEP—SEAH

5、YDROTHERMAI，FIDELITYSTORAGEDEVICEABSTRACTSince1979thehumanfirstlyfoundthehotspringbiologicalcommunitiesintheseaareaofmorethan2000metersdeep，theinvestigationofseafloorhydrothermalhasbecomeoneofthehotspotsamongmajorinternationalresearchfields．Atpresentdomesticandforeignresear

6、chershavedevelopedaseriesofhydrothermalsamplingequipment，thesesamplingdevicesequippedwithHOVorROV(deep-seacableremotecontrolrobot)orotherequipmentCanenterintothesubmarinehydrothermalventsgettingthesample，andbringbacktheheatfluidsamplescollectedrelyingonthecarryingequipment．

7、Inthetrainingandpreservationofsamples，domesticandintemationalresearchershavedevelopedaseriesofindoorhightemperatureandhighpressurereactorwhichrealizedtheanalysisandculturefunctionofsamplesinlaboratory．Butinthetransferbetweenthesamplerandsampleobservationequipment，thesamplei

8、sdirectlytransfertothecultivationandobservationequipmentbythesamplertoanalysisatpr