采集海水樣品并獲取其成分信息,對海洋探索和微生物研究而言具有十分重要的意義。為此,國內(nèi)外研制了各種類型的深海取樣器,隨著人類深海裝備技術(shù)的進步,具備保壓功能的全海深采水器已成為重要的取樣工具,其結(jié)構(gòu)和性能仍具有一定的提升空間。因此,本文對全海深采水器進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,并針對其關(guān)鍵性的密封和保壓技術(shù)進行研究。通過對國內(nèi)外深海采樣器相關(guān)技術(shù)的研究,結(jié)合本課題全海深和保壓的關(guān)鍵設(shè)計要求,提出了采水器的總體結(jié)構(gòu)方案。設(shè)計了超高壓閥體的平衡式閥芯結(jié)構(gòu),并在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新性地設(shè)計了基于爆炸螺栓的采樣閥驅(qū)動裝置。針對爆炸螺栓內(nèi)火藥引爆后可能帶來的海水樣品污染問題,在驅(qū)動裝置基礎(chǔ)上設(shè)計了水下防污染隔離裝置。根據(jù)爆炸螺栓的工作原理及觸發(fā)條件,對比多種水下供電方式,提出了電磁感應(yīng)式水下無線供電方案,并對水下觸發(fā)裝置進行了初步測試。分析了含蓄能腔的采樣筒體結(jié)構(gòu)在樣品回收過程中的壓力補償作用,介紹了一種可用于防止取樣管海水和壓力平衡采樣閥死區(qū)容積雜質(zhì)對樣品污染的采樣筒體結(jié)構(gòu),并論述其可行性�；谟邢拊▽θＩ畋翰伤麝P(guān)鍵性的密封技術(shù)進行研究。分析了閥芯-閥座的錐面密封性能,其結(jié)果表明:在仿真環(huán)境下,非均勻錐面密... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 深海采樣器發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 研究意義
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
2 全海深保壓采水器總體方案設(shè)計
    2.1 總體方案概述
        2.1.1 設(shè)計要求
        2.1.2 總體結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵部位
    2.2 全海深采樣閥
        2.2.1 平衡閥芯結(jié)構(gòu)
        2.2.2 工作原理
    2.3 基于爆炸螺栓的采樣閥驅(qū)動裝置
        2.3.1 水下驅(qū)動方式介紹
        2.3.2 基于爆炸螺栓的驅(qū)動裝置
        2.3.3 爆炸螺栓工作原理
        2.3.4 驅(qū)動裝置工作原理
        2.3.5 水下防污染隔離機構(gòu)
    2.4 爆炸螺栓的水下觸發(fā)方式
        2.4.1 爆炸螺栓橋路接線
        2.4.2 爆炸螺栓水下無線供電方案
        2.4.3 電磁感應(yīng)式無線供電工作原理
        2.4.4 電磁感應(yīng)裝置實驗測試
    2.5 采樣筒體結(jié)構(gòu)
        2.5.1 含蓄能腔的采樣筒體結(jié)構(gòu)
        2.5.2 防污物采樣筒體結(jié)構(gòu)
    2.6 保壓轉(zhuǎn)移裝置介紹
    2.7 本章小結(jié)
3 采水器密封技術(shù)研究
    3.1 基于ANSYS Workbench的仿真分析
        3.1.1 有限元的分析方法
        3.1.2 結(jié)構(gòu)非線性分析
        3.1.3 接觸問題有限元分析
    3.2 采樣閥錐面密封仿真
        3.2.1 錐面密封比壓
        3.2.2 錐面密封模型建立
        3.2.3 仿真結(jié)果分析
    3.3 O形密封圈仿真
        3.3.1 O形圈密封模型建立
        3.3.2 仿真結(jié)果分析
        3.3.3 密封圈選型
    3.4 本章小結(jié)
4 采樣閥及其驅(qū)動裝置關(guān)鍵部位設(shè)計及校核
    4.1 閥芯結(jié)構(gòu)有限元分析
    4.2 螺紋連接強度計算
        4.2.1 螺桿強度計算
        4.2.2 螺紋強度計算
    4.3 水下爆炸螺栓選型
    4.4 彈簧設(shè)計
    4.5 螺紋擰緊力矩和軸向力的關(guān)系
    4.6 本章小結(jié)
5 采樣筒體保壓性能研究
    5.1 采樣筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計
        5.1.1 材料選擇
        5.1.2 采樣腔尺寸設(shè)計
        5.1.3 蓄能腔尺寸設(shè)計
        5.1.4 筒體壁厚設(shè)計
        5.1.5 采樣筒體結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作環(huán)境參數(shù)
    5.2 不含蓄能腔的采樣筒體保壓性能
        5.2.1 壓力因素導(dǎo)致的筒體體積變化
        5.2.2 溫度因素導(dǎo)致的筒體體積變化
        5.2.3 樣品的保壓率
    5.3 含蓄能腔的采樣筒體保壓性能
        5.3.1 筒體內(nèi)氣體和液體體積變化
        5.3.2 樣品的保壓率
    5.4 采樣筒體保壓性能的影響因素
        5.4.1 采樣筒體壁厚對保壓率影響分析
        5.4.2 蓄能腔氣體預(yù)充壓力對保壓率影響分析
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 研究總結(jié)
    6.2 論文創(chuàng)新點
    6.3 工作展望
參考文獻
附錄
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
[1]齒形滑環(huán)組合密封的摩擦力矩計算[J]. 陳家旺,酈炳杰,楊俊毅,鄭旻輝.  海洋工程. 2018(01)
[2]深海能源開發(fā)現(xiàn)狀和前景研究[J]. 何琦,汪鵬.  海洋開發(fā)與管理. 2017(12)
[3]深海礦產(chǎn)資源潛力與全球治理探析[J]. 張濤,蔣成竹.  中國礦業(yè). 2017(11)
[4]水下無線電能傳輸研究進展[J]. 牛王強.  南京信息工程大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(01)
[5]深海生物采樣工具研制報告[J]. 任翀,王峰,劉小涯,王旭陽,曾潤穎.  科技創(chuàng)新導(dǎo)報. 2016(05)
[6]基于ANSYS Workbench的O形密封圈有限元分析研究[J]. 王剛,張晞,張弋,劉凱.  煤礦機械. 2015(10)
[7]無線輸電關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 程時杰,陳小良,王軍華,文勁宇,黎靜華.  電工技術(shù)學(xué)報. 2015(19)
[8]無污染爆炸螺栓動態(tài)斷裂特性的數(shù)值模擬[J]. 劉懷亮,崔德林,閻紹澤.  清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(03)
[9]機械密封O形橡膠密封圈力學(xué)行為的有限元分析[J]. 王財生,秦瑤,安琦.  華東理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2013(06)
[10]蛟龍?zhí)栞d人潛水器的7000米級海上試驗[J]. 崔維成,劉峰,胡震,朱敏,郭威,劉誠剛.  船舶力學(xué). 2012(10)

博士論文
[1]深海氣密采水系統(tǒng)設(shè)計及其海試[D]. 黃豪彩.浙江大學(xué) 2010
[2]深海熱液保真采樣機理及其實現(xiàn)技術(shù)研究[D]. 吳世軍.浙江大學(xué) 2009
[3]深海熱液保壓采樣器的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 劉偉.浙江大學(xué) 2007
[4]深海浮游微生物濃縮保壓取樣關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 黃中華.中南大學(xué) 2006

碩士論文
[1]高壓航空作動器主密封性能研究[D]. 吳長貴.清華大學(xué) 2016
[2]Y型氣動密封圈的可靠性建模與實驗研究[D]. 迪力夏提·艾海提.清華大學(xué) 2015
[3]水下無人航行器無線充電技術(shù)研究[D]. 余濤.哈爾濱工程大學(xué) 2015
[4]水下測量裝置的無線電能傳輸技術(shù)研究[D]. 富一博.中國艦船研究院 2015
[5]新型天然氣水合物保真筒保壓特性研究[D]. 安莉.浙江大學(xué) 2014
[6]基于電機驅(qū)動采樣閥的深海水體采樣技術(shù)研究[D]. 孫輝.浙江大學(xué) 2013
[7]水下非接觸電能傳輸裝置的設(shè)計、試驗與研究[D]. 林麟.浙江大學(xué) 2012
[8]某型無污染爆炸螺栓的研制[D]. 孫勇.南京理工大學(xué) 2008



本文編號：3194458