Водные пути сообщения и гидрография

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова»
ПРОГРАММА
вступительных испытаний в аспирантуру
по направлению подготовки
26.06.01 – Техника и технологии кораблестроения и водного транспорта
по научной специальности
05.22.17 – Водные пути сообщения и гидрографии
Санкт-Петербург
2014
Введение
Программа вступительного экзамена в аспирантуру по направлению по
направлению подготовки 26.06.01 «Техника и технологии кораблестроения и
водного транспорта» по научной специальности 05.22.17 «Водные пути сообщения и
гидрография» разработана в соответствии с:
- Федеральным
государственным
образовательным
стандартом
высшего
профессионального образования по направлениям подготовки 180401 «Гидрография
и навигационное обеспечение судоходства»;
- Паспортом специальности научных работников 05.22.17 «Водные пути
сообщения и гидрография»;
- Программы – минимум кандидатского экзамена по специальности 05.22.17
«Водные пути сообщения и гидрография».
Вопросы вступительных испытаний для лиц, поступающих в аспирантуру по
направлению подготовки 26.06.01 Техника и технологии кораблестроения и
водного транспорта по научной специальности 05.22.17. Водные пути
сообщения и гидрография
Перечень вопросов
Раздел 1
1. Основные средства, методы и технологии, применяемые в гидрографии для
составления морских навигационных карт.
2. Основные средства, методы и технологии, применяемые в гидрографии для
решения задач инженерной гидрографии.
3. Основные средства, методы и технологии, применяемые в гидрографии для
обеспечения геофизических работ и обслуживания морских нефтегазовых
месторождений.
4. Национальные и международные документы, устанавливающие требования к
съемке подводного рельефа.
5. Классификация съемки подводного рельефа.
6. Основные требования к гидрографическим исследованиям особой категории
съемки подводного рельефа.
7. Основные требования к гидрографическим исследованиям первой категории
съемки подводного рельефа.
8. Основные требования к гидрографическим исследованиям второй категории
съемки подводного рельефа.
9. Требования к определению местоположения средств навигационного
оборудования.
10.Требования к точности определения глубин.
11.Применение спутниковых методов определения пространственных координат в
гидрографии.
12.Подсистемы спутниковых навигационных систем Навстар и Глонасс.
13.Принципы определения пространственных координат точек на земной
поверхности, используемые в спутниковых навигационных системах.
14.Алгоритм расчета азимутов и зенитных расстояний навигационных
искусственных спутников Земли.
15.Системы координат СК-42 и СК-95.
16.Плоские прямоугольные координаты Гаусса-Крюгера и UTM (Universal
Transverse Mercator ).
17.Созвездия навигационных искусственных спутников Навстар и Глонасс.
Орбитальные параметры.
18.Источники погрешностей определения квазидальностей в спутниковой
навигационной системе Навстар.
19.Влияние ионосферы на точность определения квазидальностей в СРНС Навстар.
20.Влияния нижних слоев атмосферы на точность определения квазидальностей в
СРНС Навстар.
21.Влияние многолучевости на точность определения квазидальностей по СРНС
Навстар.
22.Сущность дифференциального метода определения координат в СРНС второго
поколения.
23.Варианты дифференциального режима определения координат в СРНС второго
поколения. Вычисление поправок в координаты.
24.Варианты дифференциального режима определения координат в СРНС второго
поколения. Вычисление поправок в псевдодальности.
25.Широкозонные дифференциальные подсистемы СРНС Навстар.
26.Региональные дифференциальные подсистемы СРНС Навстар.
27.Локальные дифференциальные подсистемы СРНС Навстар. Морские локальные
подсистемы СРНС Навстар и их применение в гидрографии.
28.Формат дифференциальных поправок RTCM SC-104
29.Режим кинематики реального времени (Real Time Kinematic). Аппаратура и
методика работ.
30.Основные критерии выбора спутниковой навигационной аппаратуры для
проведения гидрографических исследований.
31.Алгоритмы преобразования геодезических координат с эллипсоида на
эллипсоид. Полные и сокращенные формулы.
32.Нули глубин. Определение теоретического нуля глубин в морях с приливами.
33.Нули глубин. Определение теоретического нуля глубин в морях без приливов.
34.Методы использования спутниковой аппаратуры, реализующей режим
кинематики реального времени (RTK) для определения поправок за уровень.
35.Гидроакустические методы измерения глубин и обследования дна.
36.Особенности распространения акустических волн в воде.
37.Принцип действия многолучевых эхолотов.
38.Принцип действия гидролокаторов бокового обзора.
39.Акустические волны и их физические характеристики.
40.Факторы, влияющие на дальность распространения акустических волн.
41.Направленность акустических антенн.
42.Параметры морской среды. Температура морской воды. Соленость. Давление.
43.Методы определения солености, температуры и скорости звука в морской воде.
44.Вычисление вертикальной составляющей скорости звука в морской воде.
45.Отражение акустических волн от границы раздела двух сред.
46.Основные характеристики однолучевых эхолотов.
47.Область применения однолучевых эхолотов.
48.Тарирование эхолотов.
49.Направленность эхолотов.
50.Антенны эхолотов. Магнитострикционные преобразователи.
51.Антенны эхолотов. Пьезокерамические преобразователи.
52.Характеристика направленности плоских вибраторов.
53.Диаграмма направленности плоских вибраторов.
54.Дальность действия эхолотов.
55.Формирование диаграммы направленности многолучевых эхолотов.
56.Формирование диаграммы направленности гидролокаторов бокового обзора.
57.Формирование диаграммы направленности многолучевых эхолотов. Крест
Миллса.
58.Принцип работы однолучевого эхолота. Точность измерения глубин.
59.Принцип работы однолучевого эхолота. Регулировки эхолота.
60.Поправки к измеренным эхолотом глубинам. Поправка за заглубление
вибратора.
61.Поправки к измеренным эхолотом глубинам. Поправка за наклон дна.
62.Поправки к измеренным эхолотом глубинам. Поправка за смещение точки
приема акустических волн.
63.Поправки к измеренным эхолотом глубинам. Поправка за скорость звука.
64.Влияние волнения на измеренную эхолотом глубину.
65.Факторы, влияющие на проседание судна.
66.Интерпретация эхограммы.
67.Правила оформления эхограммы.
68.Исправление глубин за уровень при измерении глубин однолучевым эхолотом.
69.Контрольные галсы и галсы основного покрытия.
70.Принцип работы многолучевых эхолотов.
71.Учет рефракции при измерении глубин многолучевым эхолотом.
72.Факторы, влияющие на ширину обследования дна многолучевым эхолотом.
73.Стабилизация диаграммы направленности многолучевого эхолота.
74.Разрешающая способность МЛЭ.
75.Контроль качества многолучевой съемки.
1. 76.Калибровка многолучевого эхолота.
76.Контроль качества съемки подводного рельефа, выполненной с использованием
многолучевого эхолота.
77.Принцип работы гидролокатора бокового обзора.
78.Классификация гидролокаторов бокового обзора.
79.Совместное использование гидролокатора бокового обзора и однолучевого
эхолота при обследовании междугалсового пространства.
80.Общие требования к выполнению съемки с помощью гидролокатора бокового
обзора. Точность съемки подводного рельефа, выполненной с использованием
гидролокатора бокового обзора.
81.Гидрографические методы поиска подводных объектов.
82.Использование морских магнитометров при поиске и идентификации подводных
объектов.
83.Планирование съемки подводного рельефа.
84.Оценка качества съемки подводного рельефа.
85.Фазовые разностно-дальномерные радионавигационные системы.
86.Содержание и основные правила оформления отчетных планшетов.
87.Вычисление поправок за несовпадение местоположения датчиков.
88.Способы крепления антенн многолучевых эхолотов.
89.Основные требования, предъявляемые к установке антенн многолучевых
эхолотов.
Раздел 2
Речной поток и его русло
Виды речных русел и типы руслового процесса. Перекаты.
Общие сведения о речном потоке. Уравнения одномерного движения.
Сопротивление естественных русел. Движение паводка. Установившееся движение.
Расчет кривых свободной поверхности. Турбулентность речных потоков. Движение
потока на изгибе русла. Деление потоков.
Речные наносы. Неразмывающая скорость. Движение влекомых наносов.
Движение взвешенных наносов. Уравнение деформаций.
Дноуглубление
Внутренние водные пути России. Габаритные размеры судовых ходов.
Проектные уровни. Виды путевых работ. Цель дноуглубления.
Донные грунты и их свойства, влияющие на производство дноуглубительных
работ.
Эксплуатационные прорези. Требования к прорезям и отвалам грунта.
Трассирование эксплуатационных прорезей на характерных перекатах.
Капитальные прорези. Выбор новой трассы судового хода. Построение планов
течения для бытового и проектного состояния русла. Оценка устойчивости
капитальной прорези.
Отводы грунта от землесосных снарядов. Основные понятия гидротранспорта.
Критическая скорость. Влияние взвеси на потери энергии. Расчет потерь энергии в
напорном грунтопроводе. Расчет потерь энергии во всасывающем грунтопроводе.
Производительность землесосного снаряда. Ограничения производительности
по мощности двигателя, по заилению напорного грунтопровода и по кавитации.
Установление максимальной возможной производительности в грунтопроводе.
Забор грунта землесосными снарядами. Траншейный и папильонажный
способы забора грунта. Параметры траншейного способа: глубина опускания сосуна
и скорость движения по траншее. Технологическая карта работы снаряда.
Забор и отвод грунта от многочерпаковых снарядов. Работа многочерпакового
снаряда на тонких и толстых слоях несвязного грунта. Определение подачи и
скорости папильонирования. Работа на связном грунтах. Технологическая карта
работы снаряда.
Занесение прорезей наносами. Занесение прорезей во время весеннего
половодья. Меженная заносимость прорезей. Оползание откосов прорезей как
главная причина в меженный период. Описание процесса отложения наносов с
помощью уравнения диффузии.
Связь между судоходными глубинами и объемами дноуглубительных работ.
Устойчивые статистические связи между глубинами и объемами дноуглубления при
стабильных уровнях свободной поверхности. Снижение уровня при больших
объемах дноуглубления и при разработке русловых карьеров.
Взрывное дноуглубление. Рыхление скальных грунтов накладными и
заглубленными зарядами. Применяемые взрывчатые вещества. Способы взрывания.
Расчет сети зарядов.
Технический флот
Состав технического флота. Дноуглубительные снаряды, буксировщикишаландеры, брандвахты, мотозавозни, разъездные катера.
Общее устройство землесосных снарядов. Корпус, насос, главный двигатель,
грунтопроводы, лебедки.
Грунтопроводы землесоса. Напорные грунтопроводы. Корпусная и плавучая
части. Шаровые соединения. Расчет диаметра. Всасывающий грунтопровод.
Уширенный и щелевидный приемники.
Грунтовой насос и мощность двигателя. Конструкция грунтового насоса.
Определение числа лопаток. Коэффициент быстроходности. Движение жидкости на
рабочем колесе насоса. Теоретический напор. Коэффициент полезного действия.
Расчет эффективной мощности двигателя.
Общее устройство многочерпакового снаряда. Черпаковая башня, рама и цепь.
Устройство черпаковой цепи. Черпаки с планками, колотые звенья, пальцы ролики.
Верхний и нижний барабаны. Рамоподъемные лебедки. Оперативные лебедки.
Расчет мощности черпакового двигателя. Одночерпаковые снаряды.
Скалодробильные снаряды. Снаряды с падающим долотом и с
пневмомолотами.
Вспомогательные суда. Требования к вспомогательным судам и их основные
технические характеристики.
Выправление русел рек
Общие сведения о выправлении русел рек для судоходства. Основные
понятия, типы выправительных сооружений и их назначение, методы выправления
русел рек, исторический обзор отечественной и зарубежной практики.
Затруднительные участки рек и схема их улучшения. Классификация
затруднительных участков рек с разным русловым процессом. Состав путевых
мероприятий и общие их схемы для судоходства.
Методы расчета выправительной трассы и сооружений. Методы расчета
ширины и радиуса кривизны выправительной трассы и принципы ее расположения
на затруднительных участках. Методы расчета выправительных сооружений
(полузапруды, запруды, струенаправляющие дамбы и береговые укрепления).
Конструкции выправительных сооружений и способы их воздействия.
Конструкции выправительных сооружений из различных строительных материалов
(камни, грунты, сваи, бетон и железобетон, синтетические материалы).
Водохранилища и реки с зарегулированным стоком
Уровенный, волновой, ледовый и русловой режимы водохранилищ.
Особенности хода уровней воды в водохранилище, характерные циклы при
годичном и многолетнем регулировании стока. Волнения на водохранилищах и его
влияние на судоходство. Сгоны и нагоны воды. Изменение ледового режима
водохранилища по сравнению с рекой. Русловой процесс на водохранилищах –
переработка береговой полосы и заиление чаши водохранилищ.
Тема 2. Уровенный, ледовый и русловой режимы участков рек ниже
водохранилищ. Особенности хода уровней на участке зарегулированной реки ниже
водохранилища впервые и последующие годы эксплуатации. Образование
незамерзающих участков реки ниже водохранилищ, образование ледяных плотин и
зимних наводнений. Размывы русла – местный и общий, влияние регулирования
стока на режим притоков зарегулированной реки на участке ниже водохранилища.
Навигационное оборудование ВВП
Навигационное оборудование внутренних водных путей. Береговые и
плавучие навигационные знаки. Расстановка навигационных знаков на реках,
водохранилищах и каналах. Расчет навигационных створов. Источники свете и
питания знаков. Автоматические устройства, управляющие сигнальными огнями.
Гидравлически допустимые судоходные глубины на свободных реках
Понятие гидравлически допустимой глубины. Влияние снижения уровней на
перекатах на кривую свободной поверхности судоходного плеса. Связь между
уменьшением уклона на перекате и увеличением гарантированной глубины
судового хода. Основы расчета гидравлически допустимых глубин.
Список рекомендованной литературы
По разделу 1
Основная
1.
Manual on Hydrography (Руководство по гидрографии). Capt Muhammad
ZAFARYAB (Pakistan), Cdr Lamberto LAMBERTI (Italy), Lt Antonio DI LIETO (Italy),
Lt Cdr Paul LAWRENCE (UK), Lt Cdr Fernando ARTILHEIRO (Portugal), Lt Cdr Peter
JOHNSON (Australia), Cdr Jerry MILLS (USA), Mr Stephen GILL (USA), Mr Federico
MAYER (Argentina), Mr Hector SALGADO (Argentina), Lt Cdr Bob WILSON (UK) and
Lt Cdr David WYATT (UK) Учебник. IHO. – Monaco. - 2005. – 546 p
2.
Тезиков А.Л., Амельченко С.Г. Гидрография моря: подробность съѐмки.
Учебное пособие. – СПб.: ГМА – 2011. – 72 с.
3.
3. Афонин А.Б., Лутков С.А., Тезиков А.Л. Прибрежный промер. Методы
гидрографических измерений. Учебное пособие. – СПб.: ГУМРФ имени адмирала
С.О.Макарова.- 2013.- 84 с.
Дополнительная
1.
Фирсов Ю.Г. Основы гидроакустики и использования гидрографических
сонаров. Учебное пособие. – СПб.: ГМА.- 2008.- 235 с.
2.
IHO STANDARDS FOR HYDROGRAPHIC SURVEYS 5th Edition, February
2008 Special Publication No. 44 published. Международный стандарт. Съѐмка
подводного рельефа. International Hydrographic Bureau 4, quai Antoine Ier B.P. 445 MC 98011 MONACO Cedex
3.
Коломийчук Н.Д. Гидрография. Учебник. – Л.: ГУНиО МО, 1988.-470
4.
Коугия В.А., Сорокин А.И. Геодезические сети на море. Монография. – М.:
Недра, 1979.-272 с.
5.
Записки по гидрографии. Журнал – СПб.: УНиО МО РФ, ежеквартально
6.
Навигация и гидрография. Журнал. – СПб.: УНиО МО РФ, ежеквартально
По разделу 2
Основная:
1.
Гладков Г.Л., Журавлев М.В., Москаль А.В., Гапеев, Колосов. Водные пути
и гидротехнические сооружения, Транспорт, 2011 г.- 441 с.
2.
Гришанин К.В., Дегтярев В.В., Селезнев В.М. Водные пути. М.: Транспорт,
1986,- 400 с.
3.
Гришанин К.В. Динамика русловых потоков.- СПб: Гидрометеоиздат, 1979.311 с.
Дополнительная:
1.
Катенин В.А., Зернов А.В., Журавлев М.В., Дмитриев В.И. Навигационно –
гидрографическое и гидрометеорологическое обеспечение судовождения на
внутренних водных путях.- СПб: Элмор, 2011.- 615 с.
2.
Гладков Г.Л., Журавлев М.В., Соколов Ю.П. Оценка воздействия на
окружающую среду инженерных мероприятий на судоходных реках: Учебное
пособие для вузов.- СПб: Изд-во А. Кардакова, 2005.- 241 с.
3.
Гришанин К.В. Гидравлическое сопротивление естественных русел.- СПб:
Гидрометеоиздат, 1992.- 181 с.