【摘要】：海洋具有豐富的資源,具有巨大的開發(fā)利用潛力。在深海黑暗、高壓、低溫寡營養(yǎng)的極端環(huán)境,仍然存在有生命,這些深海生物在極端環(huán)境里依靠氧化還原反應(yīng)利用不同來源的地球化學能量,其獨特的代謝途徑、代謝產(chǎn)物和基因類型具有重要的科研價值。而較為常規(guī)的實驗室模擬培養(yǎng)和深海取樣研究都存在自身的局限性,難以滿足部分的科研要求,因此研究者需要一套可以實現(xiàn)在深海原位環(huán)境進行人工誘導(dǎo)培養(yǎng)并記錄該過程的實驗裝置。論文從實際應(yīng)用需求出發(fā),對現(xiàn)有培養(yǎng)裝置進行總結(jié)和改進,提出了設(shè)計并研制一款可搭載獨立工作系統(tǒng)的深海實驗生態(tài)系統(tǒng)時間序列原位觀測裝置的需求。論文將對下列幾部分進行詳細介紹主要研究和工作內(nèi)容:首先給出了深海實驗生態(tài)系統(tǒng)時間序列原位觀測裝置研制的背景和意義,總結(jié)了實驗室培養(yǎng)和深海取樣研究的局限性。其次根據(jù)實際需求,給出了裝置的功能要求,并進行了總體方案設(shè)計,將裝置分為培養(yǎng)觀測系統(tǒng)、注液反應(yīng)系統(tǒng)和供電控制系統(tǒng)進行了詳細的設(shè)計介紹,主要包括深海蠕動泵、反應(yīng)艙、培養(yǎng)箱、閉門觸發(fā)機構(gòu)、控制電路和控制程序的相關(guān)設(shè)計,對關(guān)鍵零部件的強度進行了設(shè)計并校核,并給出了整體模型。對深海蠕動泵設(shè)計中遇到的高壓動密封問題進行相應(yīng)的有限元仿真分析和實驗驗證,得到了車氏密封在不同壓力下的摩擦力矩大小,兩者基本呈現(xiàn)線性關(guān)系,解決了深海蠕動泵電機扭矩參數(shù)選擇問題。最后進行了深海蠕動泵的單圈排量值計算測試和壽命測試,對閉門機構(gòu)的觸發(fā)機構(gòu)進行了實驗驗證和拉拔力測量,最后完成裝置整體的接線工作,進行電路和功能調(diào)試,并搭載著陸器于南海進行了短期功能性測試,為長期布放提供了可行性驗證。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P715
【圖文】：

第１章緒論逡逑＿麗逡逑圖１．１管狀蠕蟲邐圖１．２貝貽逡逑海洋擁有洋殼、熱液口、冷泉及沉積物等多種物理化學性質(zhì)迥異的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，造就逡逑了地球上最大的微生物系統(tǒng)【７］，以熱液口為例，其生態(tài)系統(tǒng)包括細菌、古菌、病毒、底逡逑棲生物和浮游動物１８〗，據(jù)估算，深海沉積物中蘊藏有１０３１個細胞之多的微生物，占全球逡逑原核生物總量的７邋０邋％邋ｗ。這些在極端環(huán)境里的微生物依靠氧化還原反應(yīng)利用不同來源的逡逑地球化學能量ｕ］，其獨特的代謝途徑、代謝產(chǎn)物和基因類型具有重要的科研價值和經(jīng)濟逡逑價值，是一個無可替代的寶貴基因庫，在生物醫(yī)藥、環(huán)保產(chǎn)業(yè)、海洋防腐、冶金和化學逡逑方面具有廣闊的應(yīng)用背景，也是人們探索生命起源反生命演化的重要途徑［ｉｎ］。逡逑然而深海微生物由于其獨特的生存特性，使得對其取樣、培養(yǎng)、研究整個過程都存逡逑在難度。目前

在深海微生物培養(yǎng)系統(tǒng)研制方面比較先進的主要有美國Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ大學地質(zhì)地球物逡逑理系、加州大學伯克利分校間和ＷＨＯＩ研究所［２３］以及日本海洋科學研究中心［２４］，如逡逑美國Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ大學的研制用于開展深海微生物地球化學反應(yīng)研究的設(shè)備，如圖１．３所逡逑示；ＷＨ？丨研究所研制用于培養(yǎng)嗜壓菌的高壓恒化器，如圖１．４所示，它的主要工作原逡逑理是定量泵通過單向閥向反應(yīng)釜加壓，釜內(nèi)壓力通過步進電機控制的節(jié)流閥實現(xiàn)控制。逡逑Ｍ逡逑媝逡逑圖１．３深海微生物實驗設(shè)備邐圖１．４高壓培養(yǎng)恒化器逡逑２０１５年美國Ｃａｒｎｅｇｉｅ研究所的地球物理實驗室研制了一種利用鈦合金忖料的臺式攪逡逑拌式連續(xù)培養(yǎng)反應(yīng)釜，如圖１．５所示，其溫度調(diào)節(jié)范圍２５？１２０°Ｃ，最太工作壓力為５９ＭＰａ，逡逑主要用于研究在不同溫度、壓力、營養(yǎng)液濃度條件下微生物的生長狀況［Ｍ』。逡逑ｌ邐１邋—邐邐逡逑…－Ｔｂｓ逡逑圖１．５邋Ｃａｒｎｅｇｉｅ研究所的培養(yǎng)釜逡逑國內(nèi)在實驗室模擬培養(yǎng)方面的研究起步較晚，這使得我國在深海生物資源的開r繡義暇克絞艿較拗�。十五圃備，訜江大学嫡J喙氐ノ緩獻鰨曬ρ兄屏松詈；肪襯Ｄ庾板義希村義

本文編號：2765174