深海热液保压采样器的关键技术研究

发布时间：2022-01-10 09:03

　　开展深海热液的物理、化学量的分析测量，是海洋资源环境勘查的主要任务之一，也是海洋科学研究的基本手段。热液样品的采集是一种常用的探测方法，但热液喷口的极端环境给热液样品的采集工作带来巨大的挑战。此外，样品的压力变化造成气相溶解组份的散失、有机物组份分解和微生物大量死亡等问题，因此研究保压型热液采样器具有非常重要的意义。论文提出一种新型的机械手触发、蓄能器方式保压的纯机械式热液采样器结构。针对采样工作过程中外界海水环境温度及压力变化造成的热液样品压力变化问题，应用热力学及传热学理论研究压力补偿器的保压机理。应用有限元工具优化设计耐压容腔的结构参数，解决其强度和质量之间的矛盾；针对传统采样阀存在的结构复杂、操作不便等问题，提出一种新型配合副的耐高压、零泄漏的采样阀结构，实验研究阀芯复位弹簧力对其密封性能的影响；应用有限元工具分析不同结构参数阀芯及阀芯端部受力时的应力分布及变形，改进了阀芯设计并进行实验验证，解决了阀芯在高压下发生塑性变形甚至断裂的问题，实验结果表明采样阀能够耐压70 MPa以上。为确保采集样品的体积为设计体积，需控制合适的采样速率，使采集样品过程中压力补偿器内气体变化为近似等... 

【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】：103 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

海底热液口生物群落!，8:

图1一l海底热液活动〔，7〕此外，在热液硫化物形成的黑烟囱附近分布着独特的深海生物群t’7一‘8]，如管状蠕虫、蛤类、贻贝类，还有蟹类、水母、藤壶等(图1一2)。在深海海底根本没有阳光，生物不可能进行光合作用，而且热液硫化物附近温度高、压力大，但在这种极端条件下，硫细菌从热液中获得地热能量，支持着这种特殊的热液生物群。这类生物群的能量来源和合成有机质的机理与常见生物群完全不同，在地质历史上的地位也大不相同。图1一2海底热液口生物群落!，8:现代海底热液活动及其多金属硫化物和深海生物群落被认为是继海底发现多金属结核、富钻结壳资源以来又一重大的新发现。海底热液硫化物是热液从海底下喷出时与低温海水相遇，发生化学反应形成

(a)结构图(b)采样器实物照片图1一4气密采样器(3)拉普敦采样器美国一家公司研制开发的拉普敦 (LuPton)采样器，见图1一5。该采样器使用机械手上的液压缸触发采样阀，样品容腔的被腔抽成真空，利用压力差吸入热液样品。由于缺乏压力维持设备，在回收过程中难以维持样品的原位压力。图1一5拉普敦采样器

【参考文献】：
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本文编号：3580434