深海静水压力驱动沉积物取样技术研究

发布时间：2021-08-22 10:19

　　海底沉积物对于认识地球环境变迁、揭示地球环境系统之间的内在联系和预测未来气候长期变迁等有着重要意义。目前广泛采用的重力式取样器结构简单、操作方便,但由于取样能量有限,难以对较硬沉积物进行取样,而且容易形成“管塞效应”,阻止样品长度的进一步增加。另一种经常用于地质探测的振动沉积物取样器能够对硬质沉积物取样,但其整体框架大而笨重,而且当取样深度较大时,能量供应较麻烦,对布放船只的要求也比较高。为结合上述两大类取样器的优点并摈弃其缺点,提出了一种能综合利用取样器自身重力势能及海水静水压力能进行沉积物取样的静水压力取样机理。基于该取样机理设计的静水压力沉积物取样器可用于取样的能量倍增,在相同重量下,取样器贯入深度及可获得沉积物样品长度得到大幅提升。静水压力沉积物取样器利用海水的静水压力能以冲击取样管的方式对沉积物进行取样,能产生数十倍于取样器重量的冲击力,因此能对硬质沉积物进行有效取样。论文将对静水压力驱动取样机理及驱动单元设计方法、静水压力取样器集成及试验、静水压力取样器能量及效率、静水压力驱动单元可靠性、静水压力取样器海试等进行研究,设计出一套可行的静水压力沉积物取样器样机,为深海沉积物取... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：139 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
目录
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 静水压力驱动海底沉积物取样器的发展
    1.3 课题的提出与研究内容
        1.3.1 课题的提出
        1.3.2 课题的主要研究内容
2 静水压力驱动取样机理研究
    2.1 摘要
    2.2 静水压力驱动取样原理
    2.3 压力反馈静水压力驱动单元设计
        2.3.1 压力反馈驱动单元结构
        2.3.2 压力反馈驱动单元运行原理
        2.3.3 压力反馈驱动单元与取样器的集成研究
        2.3.4 压力反馈驱动单元及取样器实验室试验研究
        2.3.5 压力反馈驱动单元性能分析及优化
    2.4 机械反馈静水压力驱动单元设计
        2.4.1 机械反馈驱动单元结构
        2.4.2 机械反馈驱动单元运行原理
        2.4.3 机械反馈驱动单元阀芯弹簧设计
        2.4.4 机械反馈驱动单元与取样器集成研究
        2.4.5 机械反馈驱动单元及取样器实验室试验研究
    2.5 两种静水压力驱动单元的比较
    2.6 防冲击阀设计
    2.7 静水压力驱动单元内部流场分析与优化
        2.7.1 静水压力驱动单元上升行程流道流场分析及设计
        2.7.2 静水压力驱动单元下降行程流道流场分析及优化
    2.8 冲击取样沉积物扰动机理研究
        2.8.1 沉积物水平方向扰动研究
        2.8.2 沉积物垂直方向扰动研究
    2.9 本章小结
3 静水压力取样器能量分析及效率研究
    3.1 摘要
    3.2 驱动单元静水压力能利用模型
        3.2.1 取样器冲击速度研究
        3.2.2 取样器冲击次数研究
        3.2.3 静水压力驱动单元能量分析及转换效率
        3.2.4 静水压力驱动单元能量利用模型验证
        3.2.5 静水压力驱动单元能量量化分析
    3.3 取样器冲击能量利用研究
    3.4 本章小结
4 静水压力驱动单元可靠性分析
    4.1 摘要
    4.2 驱动单元失效模式分析
        4.2.1 压力反馈驱动单元失效模式分析
        4.2.2 机械反馈驱动单元失效模式分析
    4.3 失效模式的确定
        4.3.1 压力反馈驱动单元失效模式的确定
        4.3.2 机械反馈驱动单元失效模式的确定
    4.4 海水温度与压力的耦合关系
    4.5 可靠性分析建模
        4.5.1 极限状态函数定义
        4.5.2 可靠性计算
    4.6 驱动单元可靠性优化设计
        4.6.1 敏感性分析
        4.6.2 优化措施
    4.7 本章小结
5 机械反馈静水压力驱动沉积物取样器海试研究
    5.1 摘要
    5.2 取样器海试
    5.3 海试数据分析
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间获得的科研成果及奖励



本文编号：3357565