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10000m级深海底沉积物多点位保压取样器技术原理与关键结构设计
| 论文题名： | 10000m级深海底沉积物多点位保压取样器技术原理与关键结构设计 |
| 关键词： | 深海载人潜水器;沉积物保压取样器;自锁密封机构;密封性能 |
| 摘要： | 目前10000m级深海载人潜水器研制成功，但与之配套使用的沉积物保压取样器种类较少，都为单体取样器即在载人潜水器一次下潜中只能进行一次取样，获取的沉积物样品很单一，如需获取宽海域、多点位的保压沉积物样品，则需潜水器下潜多次，因此，针对10000m深海开发一种具有保压功能且在所搭载潜水器一个潜次中能进行多次多点位取样的新型保压取样器不仅十分迫切而且意义特别重大。本文以湖南创新型省份建设专项项目为依托，根据载人潜水器机械手的作业技术要求，开展10000m级深海底沉积物多点位保压取样器的取样技术、关键结构和试验研究。 首先，从搭载方式切入对国内外深海取样装置发展历程进行分析，研讨多点位保压取样器对深海科学研究以及海工装备发展的意义；根据多点位保压取样器技术要求，确定研究路线及拟解决关键技术问题；论述一次下潜多点位多次采集方法，并确定10000m级多点位保压取样器的整体方案和保压体系原理，阐述其关键性结构及工作原理。 其次，根据10000m级多点位保压取样器自锁密封机构的按压过程，应用理论力学和流体力学知识建立自锁密封机构的自锁式结构件运动模型和动密封件结构运动模型，进行数值分析与结果讨论；开展自锁密封机构在密封状态下的结构受力分析，并结合有限元仿真软件对 O 形圈密封方式的密封性能进行分析，验证自锁密封机构的密封可靠性。 然后，根据10000m级多点位保压取样器的超高压承载结构和压力补偿装置结构，分别运用弹性失效理论和有限元仿真对保压-补偿一体式结构在内外压差下的应力应变进行分析计算，校验保压-补偿一体式结构的强度，同时利用波义尔定律公式对压力补偿性能进行计算；对静密封结构在超高压状态下开展结构受力分析和有限元仿真，验证静密封结构的密封性能。 最后，在试验室条件下，对自锁密封机构的密封性能、密封动作实现的可行性和可靠性进行试验研究，对单筒试验样机开展了海上试验，试验与分析相互印证，为10000m级深海底沉积物多点位保压取样器的研发提供试验依据。 |
| 作者： | 唐文波 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 彭佑多 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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