深海浮游微生物濃縮保壓取樣關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、深海浮游微生物是一種人類新認(rèn)識的深海資源，在生命的起源、新基因的發(fā)現(xiàn)、新藥品的研制和環(huán)境保護等許多方面有著重要的研究意義。研究深海浮游微生物的首要條件是獲取大量具有原位特性的微生物樣本?，F(xiàn)有的深海浮游微生物取樣器受取樣筒容積的限制，單次取樣只能獲得較少數(shù)量的微生物樣本，同時不能保持樣本的原位壓力。針對傳統(tǒng)深海浮游微生物取樣器的不足，論文提出了一種全新原理的深海浮游微生物取樣技術(shù)——濃縮保壓取樣技術(shù)。 論文以深海浮游微生物濃縮保壓

2、取樣器設(shè)計為背景，對深海無污染無壓力突變原位濃縮取樣技術(shù)、深海高精度保壓取樣技術(shù)、超高壓海水液壓系統(tǒng)密封設(shè)計技術(shù)和深海高壓密封艙可靠性設(shè)計技術(shù)進行了深入研究。論文的主要研究內(nèi)容如下： 提出了深海無污染無壓力突變?nèi)蛹夹g(shù)，通過在取樣筒的入口端安裝海水高壓單向閥、出口端安裝海水高壓單向電磁閥實現(xiàn)了無污染、無壓力突變?nèi)?，有效避免了取樣筒在取樣前被上層海水污染和海水進入取樣筒時發(fā)生壓力突變。 提出了深海原位濃縮取樣技術(shù)，采用深

3、水泵吸取大量海水通過濾膜實現(xiàn)了深海浮游微生物原位濃縮取樣，顯著提高了取樣器單次取樣獲得的微生物樣品數(shù)量，避免微生物樣品在實驗室進行過濾濃縮時發(fā)生的樣品損失和壓力變化。 對海水高壓單向閥的復(fù)位彈簧進行了優(yōu)化設(shè)計研究，提高了海水高壓單向閥的動態(tài)性能。設(shè)計了一種能在60 MPa海水環(huán)境正常工作的單向電磁閥，確保了濃縮取樣自動控制功能的實現(xiàn)。 提出了基于預(yù)充壓力蓄能器的高精度保壓取樣設(shè)計理論，建立了蓄能器壓力補償過程的數(shù)學(xué)建模，

4、推導(dǎo)出了取樣筒樣品最終壓力計算公式。 對蓄能器的預(yù)充氣壓力、公稱容積和保壓取樣效果的關(guān)系進行了仿真研究和實驗驗證。實驗結(jié)果表明：不帶壓力補償裝置的取樣器存在較大的壓力下降，不能實現(xiàn)保壓取樣(壓力下降>10％)；帶有壓力補償裝置的取樣器能可靠實現(xiàn)高精度保壓取樣(壓力下降<5％)。 提出了基于有限元計算方法的O形密封圈的密封性能評價方法，計算結(jié)果和密封性能實驗結(jié)果表明，采用O形圈能夠可靠實現(xiàn)60 MPa海水液壓系統(tǒng)的密

5、封。 提出了基于模糊可靠度的密封艙壁厚優(yōu)化設(shè)計方法，計算表明：與安全系數(shù)法設(shè)計結(jié)果相比，該方法可以顯著減輕密封艙的重量。耐壓實驗表明：基于優(yōu)化設(shè)計方法的密封艙具有足夠的強度，滿足設(shè)計要求。 為了驗證取樣器的整體性能，論文設(shè)計的深海浮游微生物濃縮保壓取樣器進行了深海實驗。海試評審專家一致認(rèn)為：論文設(shè)計的取樣器結(jié)構(gòu)合理，水密性能良好，能夠?qū)崿F(xiàn)濃縮取樣和高精度保壓取樣?？萍疾樾陆Y(jié)果表明，論文提出的深海浮游微生物原位濃縮高精