劉廣平 金永平 彭佑多 劉德順 萬步炎

湖南科技大學海洋礦產資源探采裝備與安全技術國家地方聯(lián)合工程試驗室，湘潭，411201

0 引言

全球海洋總面積約占地球總表面積的71%，深海海底貯存大量生物群落，對這些深海海底生物進行科學研究，是人類認識和研究海洋生命演化和海底環(huán)境的重要手段[1-3]。深海生物長期生活在高靜水壓力、低溫、高濃度無機物和低有機碳含量環(huán)境下，這一特殊環(huán)境使得深海生物在被現(xiàn)有的生物采集裝置采集返回水面過程中，由于外部壓力的降低以及外部溫度的升高而無法存活，這對生物的精確研究產生極大的影響[4-6]。

目前國內外學者在生物采樣方面做了一些研究工作，BILLINGS等[7]研制了一種SyPRID深海生物采樣器，該深海宏生物采樣器作業(yè)水深為6000 m，是一個成對系統(tǒng)，每個深海宏生物采樣器采用管內管設計，深海宏生物采樣器總長為3.11 m，入口處呈喇叭形，直徑為0.71 m，可進行兩次重復或兩次獨立生物采樣。PEOPLES等[8]研制了一種新的著陸器系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在全海深環(huán)境下進行采樣，采用模塊化設計，著陸器上可布置用于收集大型動植物、水、拍攝視頻、圖像的儀器和一個保壓深海生物采樣器。WANG等[9]提出一種電機驅動式活塞保壓采樣器，通過在活塞上放置餌料誘捕海底生物，利用電機控制活塞運動使深海生物進入采樣器內，在回收過程中通過壓力補償器補償采樣器內部的壓力損失。

深海生物采集完成后，需要對其進行轉移和培養(yǎng)。深海生物培養(yǎng)釜是一種用于模擬深海生物生活環(huán)境的裝置，是結合深海生物研究和現(xiàn)代生命科學研究成果的重要紐帶，可實現(xiàn)在實驗室模擬深海環(huán)境下培養(yǎng)、觀測和分析深海生物[10-13]。美國Hawaii大學開發(fā)的深海微生物采集培養(yǎng)釜不僅可以對深海微生物進行采樣，而且還可以進行培養(yǎng)；KIM等[14]開發(fā)的深海大型生物培養(yǎng)釜具有觀測窗結構，可以實現(xiàn)在線實時觀測功能，高壓流動體系設計可以實現(xiàn)高壓在線加氣加液等；MCNICHOL等[15]開發(fā)了一套熱液管狀蠕蟲培養(yǎng)釜，該系統(tǒng)具有流動體系的特點，可以進行海水和氣體交換，同時該培養(yǎng)釜還有一套PIRISM觀測系統(tǒng)，可以將所培養(yǎng)的管狀蠕蟲幼體導入到熒光顯微鏡下進行高壓在線觀測；PEOPLES等[16]研制的流動式船載深海微生物培養(yǎng)釜可以模擬深海極端環(huán)境培養(yǎng)微生物，可實現(xiàn)壓力和溫度自動控制。然而，上述培養(yǎng)釜工作壓力在30～70 MPa以內，培養(yǎng)對象大部分為深海微生物，且不可實現(xiàn)實時監(jiān)控培養(yǎng)釜內部情況并及時調整。因此，為了在實驗室原位培養(yǎng)深海宏生物，應考慮以下四個方面：①保證壓力、溫度控制精度高，以避免培養(yǎng)釜內壓力波動大而影響深海宏生物活性；②培養(yǎng)釜筒體應一直處在超高壓狀態(tài)下，確保培養(yǎng)釜筒體耐壓強度高；③可實現(xiàn)培養(yǎng)釜內的水和生物排泄物無壓降轉移；④培養(yǎng)釜的加工材料不應對深海生物培養(yǎng)造成污染。因此本文提出了一種全海深宏生物保壓采樣-培養(yǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可搭載在著陸器和潛水器上對全海深環(huán)境下的宏生物進行保壓采樣；同時詳細介紹了在等壓模式下進行深海宏生物樣品轉移原理和試驗過程，設計了一種深海宏生物保真培養(yǎng)釜，能夠實現(xiàn)深海宏生物的原位培養(yǎng)和實時監(jiān)測。

1 保壓采樣-培養(yǎng)系統(tǒng)結構及工作原理

全海深宏生物保壓采樣-培養(yǎng)系統(tǒng)由全海深宏生物保壓采樣器和全海深宏生物保真培養(yǎng)釜兩部分組成。其中全海深宏生物保壓采樣器用于獲取全海深環(huán)境下的宏生物樣品，全海深宏生物保真培養(yǎng)釜用于對所取回的全海深宏生物樣品進行保真培養(yǎng)。

1.1 全海深宏生物保壓采樣器

全海深宏生物保壓采樣器結構如圖1所示，采樣器主要由保壓筒、出入口密封機構、壓力補償機構、轉移機構和餌料補給機構組成。

(a)整體圖

(b)結構圖圖1 全海深宏生物保壓采樣器結構圖

出入口密封機構由閥蓋、閥體、扭簧組成，閥蓋在扭簧的帶動下可以實現(xiàn)開閉動作，用于對采樣器出入口端密封。保壓筒用于對采集的深海宏生物進行保壓，保壓筒筒體材料采用TC4鈦合金，具有強度高、密度小、耐腐蝕等特點，保壓筒入口端設有止返器，止返器有兩個功能，一是用來防止采樣過程中生物逃逸，二是用來驅趕生物轉移。壓力補償機構由活塞、端蓋、高壓筒組成，通過預充一定量的氮氣實現(xiàn)對保壓筒回收過程的壓降進行補償。齒輪開閉機構用于在超高壓下控制出口密封機構開閉，通過調節(jié)壓力使齒條桿帶動出口閥蓋的轉動，實現(xiàn)采樣器在超高壓力下轉移生物樣品。轉移機構由轉移手柄、轉移桿、齒輪組成，通過轉動手柄帶動止返器在轉移桿上移動，從而驅趕保壓筒內的生物轉移。餌料補給機構由端蓋、筒體、壓縮彈簧、活塞、單向閥和單向閥控制桿組成，通過彈簧帶動活塞擠壓餌料包，餌料從單向閥流入保壓筒內，實現(xiàn)對深海生物的誘捕和營養(yǎng)物質補給。全海深宏生物保壓采樣器安裝在支撐架上，支撐架長為700 mm，寬為300 mm，高為160 mm。

1.2 全海深宏生物保真培養(yǎng)釜

圖2為全海深宏生物保真培養(yǎng)釜結構圖。該培養(yǎng)釜具有以下特點：①可模擬0～110 MPa的壓力和0～4 ℃的低溫環(huán)境；②可實時監(jiān)控培養(yǎng)釜內的工作環(huán)境，并具有視頻傳輸功能；③采用由內向外的密封機構，可以實現(xiàn)超高壓環(huán)境下的可靠密封；④可以實現(xiàn)培養(yǎng)釜內的水和生物排泄物無壓降轉移。

圖2 深海宏生物保真培養(yǎng)釜結構

深海宏生物培養(yǎng)釜由五部分組成：

(1)保壓系統(tǒng)，它由保壓筒體、端蓋等組成。保壓筒體與端蓋通過16個直徑為160 mm的螺栓連接，保壓筒體內徑為420 mm，筒體高度為1170 mm。端蓋上設有通孔，用于視頻、通信、照明和其他物理接口。

(2)加壓系統(tǒng)，它由加壓泵、高壓閥、壓力表和壓力傳感器等組成。壓力傳感器實時監(jiān)測培養(yǎng)釜內的壓力，通過加壓泵與高壓閥連接，可以控制整個系統(tǒng)壓力，調壓范圍為0～150 MPa。

(3)制冷系統(tǒng)，它由制冷機、冷凝管、溫度傳感器等組成。溫度傳感器實時監(jiān)測培養(yǎng)釜內的溫度，通過控制器控制制冷機的功率，從而控制整個系統(tǒng)溫度，調溫范圍為0～4 ℃。

(4)支撐調節(jié)系統(tǒng)，它由電機、減速器、齒輪機構等組成。當生物取樣器從海底取樣完成時，需要將樣品轉移至培養(yǎng)釜內，為了能夠充分地轉移，通過控制器控制電機使齒輪機構轉動，從而帶動培養(yǎng)釜轉動，可以實現(xiàn)系統(tǒng)轉移、培養(yǎng)和排水等動作，轉動角度范圍為0～180°。

(5)監(jiān)控系統(tǒng)，包括計算機、控制器、高壓相機及高壓燈等。通過高壓相機和高壓燈可以實時觀測培養(yǎng)釜內生物生活狀態(tài)，通過計算機和控制器可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時傳輸和監(jiān)測等功能。

1.3 保壓采樣-培養(yǎng)工作原理

深海宏生物保壓采樣的工作原理如圖3所示，其中保壓采樣分為下放、捕獲、回收三個過程。

圖3 全海深宏生物保壓采樣的工作原理

(1)下放。深海宏生物采樣器各零部件集成完后安裝在著陸器上。著陸器下放前，打開出入口翻板密封閥并通過觸發(fā)桿對其限位。通過充氣閥向壓力補償器內預充一定量氮氣，使活塞處在壓力補償器底端。餌料包放置在餌料筒活塞頂部，餌料筒上的單向閥通過觸發(fā)桿打開，彈簧處于壓縮狀態(tài)。出入口翻板密封閥和餌料筒上的觸發(fā)桿通過著陸器上的觸發(fā)繩連接承重塊。

(2)捕獲。著陸器下放過程中，壓力補償器中的活塞在海水壓力的作用下向上移動，直到活塞下腔的壓力和上腔的壓力達到平衡。餌料筒的彈簧推動活塞運動。到達采樣點時，餌料筒內的活塞擠壓餌料包，餌料包通過單向閥流入保壓筒內，從而誘捕海底生物。

(3)回收。深海宏生物保壓采樣器采樣完成后，通過甲板的指令切斷觸發(fā)繩，從而使觸發(fā)桿取消對出入口翻板密封閥的限位，出入口翻板密封閥關閉，同時，餌料筒上的單向閥關閉。深海生物保壓采樣裝置回收至甲板過程中，由于外界海水壓力的減小，采樣筒筒體膨脹變形，此時壓力補償器將補償由于采樣筒膨脹變形而導致保壓筒內部的壓力降低。

深海宏生物保真轉移的工作原理如圖4所示，保真轉移分為對接、轉移、培養(yǎng)三個過程。

圖4 全海深宏生物保真轉移的工作原理

(1)對接。將支撐機構安裝在深海宏生物保真培養(yǎng)釜端蓋上，深海宏生物保真培養(yǎng)釜內注滿了與采樣點等壓力、等溫的水；深海宏生物保壓采樣器回收至甲板后，將它安裝在支撐機構上，通過支撐機構調節(jié)深海宏生物保壓采樣器的位置實現(xiàn)對接，拆除支撐機構。

(2)轉移。通過加壓系統(tǒng)開啟深海宏生物保壓采樣器出口翻板密封閥和深海宏生物保真培養(yǎng)釜內的翻板密封閥；轉動轉移手柄，使止返器驅趕保壓筒內的生物進入深海宏生物保真培養(yǎng)釜內；控制電機驅動齒輪機構轉動，使深海宏生物保真培養(yǎng)釜和深海宏生物保壓采樣器向上轉動0～90°，實現(xiàn)深海宏生物的無壓降轉移。

(3)培養(yǎng)。培養(yǎng)過程中，通過傳感器可以實時監(jiān)測深海宏生物保真培養(yǎng)釜內的壓力、溫度、溶解氧等參數(shù)；加壓系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)可以保持深海宏生物保真培養(yǎng)釜內的壓力和溫度在設定的閾值內，排水系統(tǒng)可以在超高壓力下無壓降地轉移，餌料投放系統(tǒng)實現(xiàn)深海宏生物的營養(yǎng)補給。

2 保壓采樣-培養(yǎng)系統(tǒng)設計與分析

2.1 保壓系統(tǒng)設計

保壓系統(tǒng)是整個培養(yǎng)裝置中最關鍵的部件，由于培養(yǎng)裝置長期處于內壓為110 MPa的超高壓環(huán)境下，選擇0Cr17Ni12Mo2作為保壓筒體及端蓋的材料，該材料具有優(yōu)良的耐腐蝕性、高溫強度好，且長期培養(yǎng)對深海宏生物無污染，因此能夠滿足制造要求。圖5為保壓系統(tǒng)結構示意圖，保壓筒端蓋上開有內徑為69 mm的通孔，用于轉移從海底取回的宏生物，孔的底部設有翻板密封閥，翻板密封閥包括閥蓋、閥體及齒輪桿，齒輪桿的一端與閥蓋底部的齒輪連接，齒輪桿另一端與加壓泵連接，通過加壓泵加壓、卸壓可以使閥蓋啟閉。翻板密封閥采用由內向外的密封方式，采用偏心結構設計，更有利于系統(tǒng)密封，偏心角度為10°。為了保證密封效果，保壓筒內由徑向安裝在端蓋上的O形密封圈進行密封，密封圈的材料為丁腈橡膠。保壓筒體內安裝有螺旋狀的冷凝管和溫度計，它們分別連接到制冷機，以控制保壓筒內的溫度。在保壓筒底部設有過濾器和污水出口，宏生物在培養(yǎng)一段時間后所產生的排泄物及污水通過排污口進行排放，污水依次經(jīng)過排污閥、排污筒、轉移閥、水質分析儀，最后通過水質分析儀可以對保壓筒內的水質進行分析。

圖5 全海深宏生物保壓系統(tǒng)示意圖

2.2 控制系統(tǒng)設計

智能控制模塊主要由下位機和上位機兩部分組成(圖6)。下位機的核心部件是主控制器，采用主控芯片作為核心控制單元，采用一個串口控制水質分析儀的工作，實現(xiàn)實時讀取測量的各個參數(shù)。下位機與上位機的通信通過一個串口實現(xiàn)。采用通用輸入輸出引腳(GPTO)控制高壓燈驅動控制電路，通過改變輸入到高壓燈電流的方式控制高壓燈的亮度，從而滿足實際的照明需求。下位機還通過 ITC 接口控制一個時鐘模塊，從而實現(xiàn)智能控制模塊定時工作的需求。針對智能控制模塊，需要控制溫度傳感器和壓力傳感器的工作。上位機采用計算機作為核心控制單元，控制著整個智能控制模塊的工作；此外，下位機為餌料自動投遞裝置、智能調節(jié)裝置和制冷系統(tǒng)提供合適的控制接口，并控制它們的工作，實現(xiàn)智能餌料投放、溫度調節(jié)、壓力調節(jié)等功能。

圖6 控制系統(tǒng)示意圖

上位機的核心部件是計算機，它通過視頻控制器讀取高壓相機傳輸?shù)囊曨l信號，實現(xiàn)培養(yǎng)釜內的實時監(jiān)控以及必要時圖像的采集。上位機和下位機之間采用雙向通信，上位機可以控制下位機的工作，下位機測量的相關理化參數(shù)可以傳輸?shù)缴衔粰C進行顯示。采用遠程控制技術，實現(xiàn)手機對計算機的遠程控制，從而達到智能控制模塊的遠程監(jiān)控。

2.3 保壓筒體壁厚計算

根據(jù)技術規(guī)范的要求，參照JB4732-1995 《鋼制壓力容器——分析設計標準》和GB150-2011《壓力容器》，對該保壓筒進行了總體設計和結構計算。保壓筒體壁厚根據(jù)福貝爾爆破壓力計算式確定[17]：

(1)

其中，p為設計壓力，p=115×1.25=143.75 MPa，Di為保壓筒體內徑，Di=420 mm，nb為設計安全系數(shù)，nb=2.5，σs、σb分別為保壓筒體材料的屈服強度和抗拉強度，σs=310 MPa，σb=620 MPa，材料的許用應力[σ]=124 MPa。保壓筒體的計算壁厚δ= 200 mm?？紤]到腐蝕和機械磨損等因素會使筒體變弱和變薄，筒體壁厚取為220 mm。培養(yǎng)釜結構參數(shù)和工作參數(shù)列于表1。

2.4 保壓筒體結構應力計算

為了確定設備運行的結構應力，進行了理論計算，以驗證和評估110 MPa高壓室的典型結構。保壓筒體的三個主應力可以通過以下公式計算[18-19]：

表1 培養(yǎng)釜結構參數(shù)數(shù)值

(2)

(3)

(4)

式中，σh為環(huán)向應力(或切向應力)；σa為軸向應力；σr為徑向應力；ri為內半徑；ro為外半徑；pi為內壓；po為外壓；r為徑向變量(ri≤r≤ro)。

可以看出，保壓筒體內壁的環(huán)向應力是最大主應力。

2.5 培養(yǎng)釜性能有限元分析

圖7 培養(yǎng)釜有限元模型

為了保證理論計算的安全性和合理性，對培養(yǎng)釜進行了有限元分析，所使用的軟件是ANSYS/Workbench。本文對培養(yǎng)釜進行數(shù)學建模、網(wǎng)格劃分和應力測試，通過應力評估分析了整個培養(yǎng)釜設計的可靠性。端蓋及筒體采用六面體網(wǎng)格劃分，宏生物進口處和翻板密封閥采用四面體網(wǎng)格劃分，翻板密封閥與端蓋接觸部分網(wǎng)格細化。培養(yǎng)釜的網(wǎng)格有限元模型總共由105 551個節(jié)點和51 968個單元組成，如圖7所示。網(wǎng)格劃分后，添加邊界條件到模型中，110 MPa的內部壓力施加在腔體和平蓋的內表面上。為了防止腔體的剛性位移，對筒體底部的外曲面施加固定的邊界條件，最后建立模型得到有限元分析結果。

為了確保結構安全，還對培養(yǎng)釜進行了變形和應力分析。圖8、圖9分別為培養(yǎng)釜總變形圖、軸向變形圖和徑向變形圖。從圖中可以看出，整個培養(yǎng)釜的最大變形發(fā)生在平蓋的中心。這是因為平蓋底部承受實驗壓力，周圍的螺栓限制其向上運動，這導致平蓋處于向上彎曲的狀態(tài)，因此，上表面被拉伸，下表面被壓縮，最大變形量為0.2736 mm。

圖8 培養(yǎng)釜總變形圖

(a)軸向變形圖

(b)徑向變形圖圖9 培養(yǎng)釜軸向和徑向變形圖

圖9為培養(yǎng)釜軸向和徑向變形圖。結果表明，對于平蓋，其中心區(qū)域的軸向位移大于其圓周的軸向位移。最大變形出現(xiàn)在平蓋的中心，數(shù)值為0.258 mm。由于平蓋外表面的圓周受到螺栓的擠壓，因此在平蓋中心軸向位移最小。在110 MPa實驗壓力下，腔體有一定程度的向外體積膨脹。其下表面向腔體偏轉，最大徑向位移為-0.210 mm，而其上表面向外擴展，最大徑向位移為0.210 mm。

圖10、圖11分別為培養(yǎng)釜的總應力、軸向應力、周向應力和徑向應力云圖。從圖10中可以觀察到，由于腔室中存在測試壓力，因此在封蓋與腔室接觸處存在應力集中，這時峰值應力為436.42 MPa，該值超過材料的屈服極限310 MPa，因此會產生局部小塑性變形。雖然局部小的塑性變形不會影響高壓室的使用，但在設計中應更加努力地加強圓角過渡，并盡量減少此處的應力集中。最大軸向應力主要集中在球底封頭與腔體的連接段，此外，平蓋底部與腔室接觸的應力也較大，還發(fā)現(xiàn)在球底封頭與腔體的連接段，由于結構不連續(xù)可能出現(xiàn)應力集中，在后續(xù)工作中，倒角邊的長度可以優(yōu)化，圓角可以重新設計。

(a)總應力云圖

(b)軸向應力云圖圖10 培養(yǎng)釜的總應力和軸向應力

圖11中，由于內壓為110 MPa，因此最大軸向應力同樣出現(xiàn)在平蓋底部與腔室接觸處，同時，腔室中部的軸向應力也較大，數(shù)值為369.32 MPa，腔室向外膨脹并在圓周方向上產生拉伸，腔室的內壁受到徑向壓縮應力，此外，平蓋底部與腔室接觸的應力也較大，數(shù)值為357.78 MPa。

(a)周向應力云圖

(b)徑向應力云圖圖11 培養(yǎng)釜的周向應力和徑向應力

為了驗證計算的準確性，將深海宏生物培養(yǎng)釜的理論計算數(shù)值與相應的有限元分析結果進行比較，結果如表2所示。外表面軸向應力的最大誤差為5.0%，但理論值和仿真值均小于許用應力310 MPa，滿足強度控制標準的要求。這說明深海宏生物培養(yǎng)釜的強度設計是合理可靠的。

表2 理論結果與有限元分析結果的比較

3 保壓采樣-培養(yǎng)系統(tǒng)實驗

3.1 保壓性能測試

在實驗室對全海深宏生物保壓采樣器進行了內壓測試試驗，測試全海深宏生物保壓采樣器在115 MPa(工作壓力)的內壓下的保壓性能，采樣器內壓測試過程如圖12所示。首先打開出入口翻板密封閥，將全海深宏生物保壓采樣器放入裝滿水的水槽中，通過注射器抽取采樣器內的空氣,然后拉動出入口觸發(fā)桿，使出入口翻板密封閥關閉,利用手動加壓泵連接全海深宏生物保壓采樣器2號閥，進行內壓測試試驗，如圖13a所示。先將壓力增加到最大測試壓力的10%，在確保沒有泄漏發(fā)生后，每次逐漸增加10%的工作壓力，每個壓力梯度保持1 min，達到最大測試壓力時停止，壓力表1數(shù)值如圖13b所示。在最大測試壓力下保壓4 h(考慮到全海深宏生物保壓采樣器從海底11 000 m回收至甲板、拆卸、轉移等過程所用時間)，觀察壓力表數(shù)值，壓力表2數(shù)值如圖13c所示。最后，開始卸壓，每次逐漸減小10%的最大測試壓力，每個壓力梯度保持1 min，壓力降為零時停止。在110 MPa(設計壓力)和127 MPa(設計壓力的1.15倍)的壓力下進行相同的試驗，試驗結果如表3所示。試驗結果表明，測試壓力越大，全海深宏生物保壓采樣器的壓降越小，內部壓力保持在105 MPa以上，壓降率小于4.35%。全海深宏生物保壓采樣器整體能夠滿足超高壓的承載要求。

圖12 采樣器內壓測試過程

(a)內壓測試試驗

(b)壓力表1 (c)壓力表2圖13 采樣器保壓性能試驗

表3 保壓性能實驗結果

3.2 保壓轉移測試

圖14所示為深海宏生物保壓采樣器轉移試驗裝置，它由深海宏生物保壓采樣器、轉移端蓋、高壓連接管和手動加壓泵組成。本文只測試深海宏生物保壓采樣器在轉移過程中的壓降變化，為了便于操作，利用轉移端蓋替代深海宏生物保真培養(yǎng)釜。轉移端蓋上端設有兩個高壓接口，一個高壓接口通過高壓連接管1連接深海宏生物保壓采樣器的2號閥，另一個高壓接口通過高壓連接管2連接手動加壓泵。首先通過手動加壓泵向轉移端蓋內部加壓至深海宏生物保壓采樣器內部壓力，打開深海宏生物保壓采樣器的2號閥，以平衡深海宏生物保壓采樣器和轉移端蓋的壓力；然后，利用加壓泵與齒輪開閉機構連接，通過加壓使深海宏生物保壓采樣器出口翻板密封閥打開；最后，通過推動出口觸發(fā)機構對出口翻板密封閥進行限位，以驗證翻板密封閥是否完全打開，轉動轉移手柄進行轉移。整個試驗過程中，壓力沒有變化，出口翻板密封閥完全打開需要15 MPa的壓力。

圖14 采樣器保壓轉移試驗

4 結論

本文提出了一種新型全海深宏生物保壓采樣-培養(yǎng)系統(tǒng)的設計方法，該系統(tǒng)可實現(xiàn)對全海深環(huán)境下的宏生物進行保壓采樣，同時可以滿足深海宏生物的原位培養(yǎng)。深海宏生物保真培養(yǎng)釜配備有控制系統(tǒng)，能夠實時監(jiān)測培養(yǎng)釜內的各項環(huán)境參數(shù)，并實時控制各項參數(shù)的數(shù)值。同時通過支撐調節(jié)系統(tǒng)能夠完成轉移-培養(yǎng)-更換水和排泄物等動作，全過程實現(xiàn)無壓降。在對整體結構進行理論計算后，利用有限元軟件ANSYS/Workbench對高壓室的強度和變形進行了分析。分析結果表明：深海宏生物保真培養(yǎng)釜的理論計算數(shù)值與相應的有限元分析結果的誤差小于5%，因此，有限元分析證實了設計公式的合理性。對深海宏生物保壓采樣器進行了保壓性能試驗和等壓轉移試驗，試驗結果表明，測試壓力越大，全海深宏生物保壓采樣器的壓降越小，內部壓力保持在105 MPa以上，壓降率小于4.35%，采樣器整體能夠滿足超高壓的承載要求，并且在等壓模式下能夠滿足無壓降轉移。