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(lèi)新認(rèn)識(shí)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(hù)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。現(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(shí)不能保持樣本的原位壓力。針對(duì)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(jì)為背景，對(duì)深海無(wú)污染無(wú)壓力突變?cè)粷饪s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(jì)技術(shù)和深海高壓密封艙可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行了深入研究。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下： 提出了深海無(wú)污染無(wú)壓力突變?nèi)蛹夹g(shù)，通過(guò)在取樣筒的入口端安裝海水高壓?jiǎn)蜗蜷y、出口端安裝海水高壓?jiǎn)蜗螂姶砰y實(shí)現(xiàn)了無(wú)污染、無(wú)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(jìn)入取樣筒時(shí)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(guò)濾膜實(shí)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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過(guò)濾濃縮時(shí)發(fā)生的樣品損失和壓力變化。 對(duì)海水高壓?jiǎn)蜗蜷y的復(fù)位彈簧進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，提高了海水高壓?jiǎn)蜗蜷y的動(dòng)態(tài)性能。設(shè)計(jì)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(dòng)控制功能的實(shí)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(jì)理論，建立了蓄能器壓力補(bǔ)償過(guò)程的數(shù)學(xué)建模，

4、推導(dǎo)出了取樣筒樣品最終壓力計(jì)算公式。 對(duì)蓄能器的預(yù)充氣壓力、公稱(chēng)容積和保壓取樣效果的關(guān)系進(jìn)行了仿真研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：不帶壓力補(bǔ)償裝置的取樣器存在較大的壓力下降，不能實(shí)現(xiàn)保壓取樣(壓力下降>10％)；帶有壓力補(bǔ)償裝置的取樣器能可靠實(shí)現(xiàn)高精度保壓取樣(壓力下降<5％)。 提出了基于有限元計(jì)算方法的O形密封圈的密封性能評(píng)價(jià)方法，計(jì)算結(jié)果和密封性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用O形圈能夠可靠實(shí)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(jì)方法，計(jì)算表明：與安全系數(shù)法設(shè)計(jì)結(jié)果相比，該方法可以顯著減輕密封艙的重量。耐壓實(shí)驗(yàn)表明：基于優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的密封艙具有足夠的強(qiáng)度，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 為了驗(yàn)證取樣器的整體性能，論文設(shè)計(jì)的深海浮游微生物濃縮保壓取樣器進(jìn)行了深海實(shí)驗(yàn)。海試評(píng)審專(zhuān)家一致認(rèn)為：論文設(shè)計(jì)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