深海热液矿床保真样品现场检测系统研制

论文摘要

目前,深海矿产资源已成为世界发达国家的研究重点之一,而对热液矿产资源的探测显得尤为重要。通过分析保真样品逸出标志性气体能够为快速高效地找矿提供可靠线索,对深海资源勘探具有重要意义。 本论文在分析和总结国外同类系统的研究工作和现状的基础上,结合国家863课题的具体要求,提出了建立保真样品分析系统的三种方案,通过分析比较确定了一种分级递阶降压式深海保真样品分析系统的结构,并建立系统试验装备。论文主要包括绪论、系统建模与仿真研究、关键技术研究、系统硬件设计和试验研究。 绪论阐述了深海资源研究开发的重要意义,着重介绍了深海热液矿产资源。分析了国内外在探测热液矿床资源和分析热液矿床成分方面取得的进展及研究现状。在介绍课题来源的基础上,提出了本课题的研究目标和主要研究内容。 系统建模与仿真研究部分从理论上验证了本系统设计所采用方案的可行性和合理性,对气体缓慢降压系统进行仿真,根据仿真结果分析影响气体降压速率的结构参数,通过参数优化得到较好的性能指标。指出了保真样品中逸出气体实现无压力突变缓慢降压的意义。 关键技术研究部分阐述了本系统所涉及的主要关键技术,包括无压力突变的缓慢降压技术、密封技术、防污染技术、接口技术、气体收集技术以及系统耐腐蚀技术等。 系统硬件设计部分说明了系统的整体构架、系统工作过程及系统的整体设计指标。建立了系统的试验台架、分级递阶降压装置、真空系统、气体收集装置及气体分析装置等。 系统试验研究主要包括实验室试验和海洋试验。通过海试验证了所建立的分级递阶式深海保真样品分析系统的有效性,并获得了非常有科学研究价值的深海保真样品的逸出气体数据,完全达到了国家863合同验收指标。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 海洋中溶存气体的研究意义及方法
• 1.2.1 海洋中溶存气体的研究意义
• 1.2.2 海洋溶存气体的研究分析方法
• 1.3 相关研究进展
• 1.4 课题背景和研究内容
• 1.4.1 课题背景
• 1.4.2 主要研究内容
• 1.4.3 主要创新点
• 1.5 本章小节
• 第二章 深海热液矿床保真样品现场检测系统建模与仿真研究
• 2.1 引言
• 2.2 系统建模与仿真
• 2.2.1 特种气缸—调速阀方案
• 2.2.1.1 特种气缸—调速阀方案设计
• 2.2.1.2 特种气缸—调速阀方案改进
• 2.2.1.3 特种气缸—调速阀方案仿真数学模型的建立
• 2.2.1.4 仿真结果及方案分析
• 2.2.2 分级递阶降压方案
• 2.2.2.1 分级递阶降压方案设计
• 2.2.2.2 分级递阶降压方案仿真数学模型的建立
• 2.2.2.3 仿真结果及方案分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 深海热液矿床保真样品现场检测系统关键技术研究
• 3.1 引言
• 3.2 无压力突变的缓慢降压技术
• 3.3 密封技术
• 3.4 防污染技术
• 3.5 接口技术
• 3.6 气体收集技术
• 3.7 系统耐腐蚀技术
• 3.8 本章小结
• 第四章 深海热液矿床保真样品现场检测系统硬件设计
• 4.1 引言
• 4.2 系统硬件设计要点
• 4.3 检测系统整体设计
• 4.3.1 试验支撑台架设计
• 4.3.2 分级递阶降压系统管路设计
• 4.3.2.1 材料的选择
• 4.3.2.2 管长的设计
• 4.3.2.3 管路级数设计
• 4.3.3 系统结构的集成优化
• 4.3.4 真空系统
• 4.3.5 气体收集装置
• 4.3.6 气体分析装置
• 4.4 本章小节
• 第五章 深海热液矿床保真样品现场检测系统试验研究
• 5.1 实验室试验研究
• 5.1.1 系统耐压试验
• 5.1.1.1 液体耐压试验
• 5.1.1.2 气体耐压试验
• 5.1.2 系统真空试验
• 5.1.3 系统综合调试试验
• 5.1.4 室内试验总结
• 5.2 海试及结果分析
• 5.2.1 海试目的
• 5.2.2 系统设备操作规程
• 5.2.2.1 要求船上条件
• 5.2.2.2 上船设备、大小和重量
• 5.2.2.3 设备操作规程
• 5.2.3 海试数据分析及结论
• 5.3 本章小节
• 第六章 总结和展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 今后展望
• 致谢
• 参考文献
• 科研成果