Кораблестроение, океанотезника и системотехника объектов

ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет водного транспорта»
Программа вступительного испытания в магистратуру
Рабочая программа по направлению
26.04.02 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры»
Профиль «Судовые энергетические установки»
Новосибирск 2015
Рабочая программа составлена доктором технических наук, профессором
Юр Г.С., доктором технических наук, профессором Лебедевым Б.О., кандидатом технических наук, доцентом Сибриковым Д.А., на основании Федеральных государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования по направлениям подготовки 26.03.02 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры» и
26.04.02 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры».
Зав. кафедрой СДВС
Г.С. Юр
Зав. кафедрой ТиСЭУ
Б.О. Лебедев
Рабочая программа одобрена Учёным Советом СМФ «___»_________ 2015 г.
Председатель Учёного Совета СМФ
Д.А. Сибриков
2
1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ
Вступительное испытание предназначено для определения практической
и теоретической подготовленности поступающего в магистратуру претендента и проводится с целью установления соответствия его знаний, умений и
навыков требованиям обучения в магистратуре по направлению подготовки
26.04.02 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры»
Основные задачи вступительного испытания:
 проверка уровня знаний претендента по соответствующему направлению подготовки;
 определение склонности поступающего к научно-исследовательской
деятельности;
 выяснение мотивов поступления в магистратуру;
 определение уровня научных интересов и научно-технической эрудиции претендента.
2 ФОРМА ПРОВЕДЕНИЯ ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ
Вступительное испытание в магистратуру проводится в форме устного
экзамена по билетам, составленным из перечня нижеприведённых вопросов.
Экзамен проводит комиссия, состав которой утверждается приказом ректора.
Претендент на поступление в магистратуру имеет право на подготовку
ответов на вопросы, содержащиеся в билете, в течение не более 45 мин.
3 ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ
В основу программы вступительного испытания положены квалификационные требования, предъявляемые к бакалаврам по направлению подготовки
26.04.02 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры»
.
В ходе вступительного испытания поступающий должен показать:
 знание теоретических основ дисциплин бакалавриата (специалитета)
по соответствующему направлению;
 владение специальной профессиональной терминологией и лексикой;
 умение использовать математический аппарат при изучении и описании реальных информационных процессов и систем;
 умение оперировать ссылками на соответствующие положения в учебной и научной литературе;
3
 владение культурой мышления, способностью в письменной и устной
речи правильно оформлять результаты научно-исследовательской деятельности;
 умение поставить цель и сформулировать задачи, связанные с реализацией профессиональных функций.
Перечень вопросов вступительного испытания следующий.
1. Общее устройство судового дизеля. Остов дизеля. Подшипники КШМ.
Коленчатые валы и шатуны. Поршневая группа. Механизм газораспределения.
2. Топливная система дизельного двигателя. Типы топливных систем.
Топливные насосы высокого давления. Форсунки. Система охлаждения и
смазочная система. Система пуска дизеля. Реверсивные устройства, реверс
редукторы. Система впуска и выпуска, турбокомпрессоры.
3. Количество воздуха, необходимое для сгорания топлива. Воздушнотопливное отношение и коэффициент избытка воздуха при сгорании. «Чистые» продукты сгорания.
4. Коэффициент остаточных газов. Количество продуктов сгорания. Состав рабочего тела на тактах сжатия и расширения. Теплоемкость, внутренняя
энергия и энтальпия рабочего тела.
5. Температура и давление рабочего тела в момент закрытия впускного
клапана. Коэффициент наполнения.
6. Среднее индикаторное давление и его определение по развернутой индикаторной диаграмме. Индикаторная мощность, первое уравнение мощности. Удельный индикаторный расход топлива. Индикаторный КПД и формулы для его расчета и анализа.
7. Механические потери и механический КПД. Их зависимость от различных факторов и методы определения. Эффективная мощность, среднее
эффективное давление. Удельный эффективный расход топлива и эффективный КПД.
8. Второе уравнение мощности и его анализ. Схемы и системы наддува.
Охлаждение наддувочного воздуха.
9 Лучистый и конвективный теплообмен между газом и стенками цилиндра. Их роль на различных участках процесса. Использование теории подобия
для расчета коэффициента теплоотдачи от газа стенкам цилиндра.
10. Тепловой баланс дизеля. Расчет статей теплового баланса дизеля.
11. Дифференциальное уравнение 1-го закона термодинамики для процесса сжатия при наличии утечек газа через поршневые кольца. Анализ теплообмена в процессе сжатия.
12. Характеристика впрыскивания. Методика расчета процесса впрыскивания топлива.
13. Механизмы распыливания. Показатели качества распыливания. Их
зависимость от различных факторов. Pаспределение Pозин-Pаммлера.
14. Структура топливной струи и динамика ее развития.
4
15. Закономерности испарения единичной капли. Особенности испарения
топливной струи.
16. Организация объемного, объемно-пленочного и пленочного смесеобразования.
17. Период задержки воспламенения в дизеле. Зависимость периода задержки воспламенения от различных факторов и его расчет.
18. Кинетическое и диффузионное сгорание. Зависимость параметров
процесса сгорания от различных факторов. Способы улучшения сгорания в
дизелях. Относительная скорость сгорания топлива. Расчет относительной
скорости сгорания топлива по индикаторной диаграмме. Анализ эмпирических формул для расчета относительной скорости сгорания. Расчет индикаторной диаграммы на участке сгорания.
19. Классификация характеристик судовых дизелей. Нагрузочные, экономические и регуляторные характеристики. Внешние, частичные и ограничительные характеристики. Винтовые, универсальные и регуляторные характеристики.
20. Принцип действия и устройство турбин
21. Принципиальное устройство газотурбинного двигателя. Основные параметры ГТД.
22. Направляющие и сопловые аппараты, рабочие колеса, улитки. Охлаждаемые и неохлаждаемые сопловые и рабочие лопатки турбин. Роторы дискового и барабанно-дискового типов. Лабиринтные уплотнения. Корпуса,
жаровые трубы, форсунки, завихрители воздуха. Способы охлаждения жаровых труб. Конструкционные материалы.
23. Схемы ПТУ. Особенности конструкции судовых паротурбинных
установок.
24. Преобразование энергии в осевых и радиальных турбинах, степень
реактивности, треугольники скоростей, влияние конструктивных и режимных
факторов на потери энергии, процесс расширения на H-S диаграмме, теоретическая и действительная работа ступени, КПД.
25. Преобразование энергии в компрессоре, треугольники скоростей, потери энергии, помпаж, теоретическая и действительная работа ступени, процесс сжатия на h-s диаграмме, КПД ступени.
26. Конденсация и течение влажного пара в ступенях турбин. Эрозия, сепарация влаги.
27. Принцип действия, устройство и классификация судовых парогенераторов .
28. Классификация и характеристики парогенераторов. Параметры и
тепловые схемы. Конструкции парогенераторов и их элементов.
29. Топочные процессы. Котельные форсунки и топочные устройства.
Тепловой баланс и теплообмен в парогенераторах. Аэро- и гидродинамика
парогенераторов.
30. Типы холодильных машин. Достоинства, недостатки, область приме5
нения
31. Вещества, применяемые в холодильных машинах: хладагенты, промежуточные теплоносители, адсорбенты, масла
32. Циклы парокомпрессорных холодильных машин и их анализ. Построение циклов на диаграммах p-v и T-s.
33. Рабочие процессы поршневого компрессора. Коэффициент подачи
компрессора. Энергетические потери в компрессорах.
34. h-d диаграмма влажного воздуха. Построение простейших процессов
тепловлажностной обработки воздуха
35. Построение процессов тепловлажностной обработки воздуха для СКВ
(системы кондиционирования воздуха) с рециркуляцией для летнего и зимнего режимов.
36. Автоматизация холодильных установок. Устройство и принцип работы термореле и терморегулирующего клапана.
37. Особенности эксплуатации СХУ. Обнаружение утечек хладагента,
испытание, заправка и удаление хладагента из холодильной машины. Основные неисправности.
38. Назначение главных энергетических комплексов (ГЭК) на различных
плавучих объектах: транспортных судах, земснарядах, плавучих электростанциях
39. Способы передачи энергии от главного двигателя к движителю или
иному исполнительному устройству
40.Системы подогрева груза на танкерах и методика их расчета
41. Назначение и состав вспомогательного энергетического комплекса
42. Комбинированные СЭУ: особенности, конструктивные схемы, преимущества перед обычными СЭУ.
43. Область применения ДВС, газотурбинных двигателей и паротурбинных установок в качестве главных энергетических комплексов.
44. Изобразить в диаграммах p-v и T-s цикл ДВС с изохорным подводом теплоты. Доказать, что с увеличением степени сжатия термический КПД
этого цикла возрастает.
45. Изобразить схему пароэнергетической установки и в диаграмме i-s
цикл Ренкина. От каких факторов и как зависит термический КПД этого цикла
46. Цикл газотурбинного двигателя с изобарным подводом теплоты. Термический КПД этого цикла. Влияние различных параметров на КПД
47. Политропные процессы идеального газа. Работа, теплота, изменение
энтропии, энтальпии и внутренней энергии в политропном процессе.
48. Теплопередача одно – и многослойной плоской стенки
49. Теплопередача одно- и многослойной цилиндрической стенки.
50. Теория подобия и применение ее при решении теплотехнических задач.
51. Графические характеристики центробежного насоса и сети. Опреде6
ление параметров рабочего режима. Выбор насоса.
52. Планы скоростей на выходе центробежного насоса при лопатках выпуклых и вогнутых в направлении вращения (β2 меньше и больше 90°). Анализ исходя из уравнения Эйлера и уравнения динамического напора.
53. Преобразования энергии в эжекторе. КПД водоструйного насоса.
54. Определение подачи объемных насосов: поршневого, шестеренного,
винтового.
55. Действие руля на судно. Определение гидродинамического момента
руля.
56. Графическое определение требуемой полезной мощности буксирной
лебедки при движении без снижения скорости буксировщика перед подтягиванием и со снижением его скорости.
57. Задачи и виды технической диагностики. Диагностические модели.
Программы поиска неисправностей. Метод Байеса. Диагностические средства
судовой техники. Организация сбора и обработки информации.
58. Системы технического использования технического обслуживания и
ремонта, как составные части технической эксплуатации.
59. Организация технической эксплуатации на судах: вахтенная служба и
вахтенное обслуживание, распределение судовой техники по заведыванию.
60. Методы технического обслуживания и ремонта: регламентированный
метод, метод с периодическим контролем технического состояния.
61. Оценка технического состояния судовых технических средств через:
коэффициент топливоиспользования; удельные затраты средств на топливо и
смазочное масло на единицу грузооборота; коэффциенты технического использования эксплуатационного периода судна.
62. Ремонтная ведомость СЭУ и устройств судна для производства ремонта на судоремонтном предприятии: подготовительные работы; согласование
состава работ на техническом совете судна; согласование объема и стоимости
работ с судовладельцем и судорементным предприятием.
4 ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ
Результаты вступительного испытания оцениваются комиссией коллегиально. Критерии оценки результатов вступительного испытания в магистратуру следующие:
Экзамен проводится по билетам, установленным кафедрой, в устной
форме, при условии выполнения требований рабочей программы дисциплины
(раздела 3). Оценка определяется по 100 бальной шкале как среднее арифметическое по баллам, выставленным каждым членом комиссии. Минимальное
количество баллов, при которых экзамен сдан – 50.
Если члены комиссии считают ситуацию сомнительной для определения
итогового количества баллов, они вправе задать дополнительные вопросы.
7
5 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВСТУПИТЕЛЬНОГО
ИСПЫТАНИЯ
5.1 Обязательная литература
1. Булаев Н.И. Поиск и принятие решений в проблемных ситуациях:
Учебное пособие / М.: МГИУ, 2005. – 189 с., 1 экз.
2. Егоров Г.Л. Испытание компрессора «КВДГ-Г» Методические указания по выполнению лабораторной работы. – Новосибирск: НГАВТ, 2010. –
20 с. (на кафедре)
3. Егоров Г.Л. Испытание насосов. Методические указания по выполнению лабораторной работы. – Новосибирск: НГАВТ, 2010. – 15 с. (на кафедре)
4. Егоров Г.Л., Пичурин А.М. Методические указания для расчёта судовых насосов.- Новосибирск: НГАВТ, 2008. – 93 с. (120)
5. Егоров Г.Л., Пушнин В.П. Гидропривод люкового устройства. Методические указания по выполнению расчетно-графической работы.− Новосибирск: НГАВТ, 2005.−16с. (42)
6. Калашников С.А. Проектирование элементов судового главного
энергетического оборудования. Виртуальные лабораторные работы. [Электронный ресурс], Status 2012.
7. Калашников, С.А. Устройство дизеля Wartsila L20 и его систем. Пособие студентам судомеханической специальности для самостоятельной работы [Электронный документ] Status 06.2013.
8. Калашников, С.А. Устройство судовых дизелей. Учебное пособие
для студентов судомеханической специальности [Электронный документ]
Status 07.2012.
9. Колпаков Борис Андриянович. Судовые холодильные установки и
системы кондиционирования воздуха : метод. указания по выполн. расчётнографич. работ [для студ., обуч. по спец. 180403 "Экспл. судовых энергет.
установок" и по направлению подготовки 180100 "Кораблестроение, океанотехника и объекты мор. инфраструктуры"] / Колпаков Борис Андриянович,
Пичурин Александр Михайлович ; Б.А. Колпаков, А.М. Пичурин ; М-во
трансп. Рос. Федерации, Фед. агентство мор. и реч. транспорта, ФБОУ ВПО
"НГАВТ". - Новосибирск : НГАВТ, 2012. - 46 с. (65 ЭБ)
10. Лебедев, О.Н. Двигатели внутреннего сгорания речных судов. / О.Н.
Лебедев, В.А. Сомов, С.А. Калашников. – М.: Транспорт, 1990. – 328 с. – 259
экз. То же в электронном варианте.
11. Лебедев, О.Н. Судовые энергетические установки и их эксплуатация:
учебник / О.Н. Лебедев, С.А. Калашников. – М.: Транспорт, 1987. – 335 с. –
200 экз. То же в электронном варианте.
8
12. Пушнин В.П. Гидравлические рулевые машины. Методические указания по дисциплине «Судовые вспомогательные механизмы, системы и
устройства».− Новосибирск: НГАВТ, 2007. – 33 с. (60)
13. Пушнин В.П. Разработка гидропривода буксирной лебедки. Методические указания по выполнению расчетно-графической работы. Новосибирск: НГАВТ. 2013. – 36 с. (на кафедре)
14. Пушнин В.П. Трубопроводы забортной воды. Рекомендации при разработке, справочные материалы. Методические указания. – Новосибирск:
НГАВТ. 2001. – 34 с. (49)
15. Руководство по оценке рисков судовых операций. – СПб.: ЦНИИМФ,
2010. – 18 с., 1 экз.
16. Судовой механик: Справочник/ Трансп. Академия Украины: под ред.
А.А. Фока. – Одесса: Феникс, 2008. - 1036 с., 1 экз.
5.2 Рекомендуемая литература
Основная
17. Возницкий, И.В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 1.
Конструкция двигателей. 2-е изд., перераб. и доп. Учебник для вузов / И.В.
Возницкий, А.С. Пунда. – М.: Моркнига, 2010. – 260 с. – 1 экз.
18. Возницкий, И.В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 2.
Учебник для вузов / И.В. Возницкий, А.С. Пунда. Научный редактор А.Л.
Лемещенко – М.: Моркнига, 2008. – 470 с. – 1 экз.
19. Денисенко, Н.И. Судовые котельные установки: учебник для вузов /
Н.И. Денисенко, И.И. Костылев. – СПб.: Элмор, 2005. – 288 с. – 40 экз.
20. Ерофеев, В.Л. Теплотехника [Текст]: Учебник для вузов /В.Л. Ерофеев, П.Д. Семёнов, А.С. Пряхин/  М.: ИКЦ «Академкнига», 2008. – 387 с. (48)
21. Колпаков, Б.А. Техническая физика. Часть1 – Теплофизические основы судовой энергетики [Текст]: учебное пособие /Б.А. Колпаков, Б.О. Лебедев/ – Новосибирск: Новосиб. гос. акад. вод. трансп., 2003. – 204 с. (77)
22. Слободянюк Л.И., Поляков В.И. Судовые паровые и газовые турбины
и их эксплуатация. – Л.: Судостроение, 1983. – 358 с. – 1 экз.
23. Судовые машины, установки, устройства и системы: учеб. для мор.
учеб. заведений под ред. В.М. Харина / М.: ТРАНСЛИТ, 2010. – 648 с. (22).
24. Харин В.М. Судовые машины, установки, устройства и системы.
Учебник для высших морских учебных заведений /О.Н. Зинько, Б.Г. Декин,
В.Т. Писклов.− Одесса: Феникс, 2010.−617 с. (22)
Дополнительная
25. Ватипко Б.А., Нерубенко Г.П., Павлов С.С . Эксплуатация судовых
палубных механизмов.− М.: Транспорт, 1991. − 198 с. (9)
9
26. Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод. Учебн. пособие /
Т.В. Артемьева, Т.М. Лысенко, А.Н. Румянцева, С.П. Стесин. – М.: Академия,
2005.−336 с. (38)
27. Дейнего Ю. Г. Судовой механик. Технический минимум.− М.: Моркнига, 2011.− 304 с. (ЭБ)
28. Дейнего Ю. Г. Эксплуатация судовых энергетических установок, механизмов и систем. Практические советы и рекомендации.− М.: Моркнига,
2012.− 340 с. (ЭБ)
29. Зайцев В.И. Судовые паровые и газовые турбины: учебник / В.И.
Зайцев, Л.Л. Грицай, А.А. Моисеев. – М.: Транспорт, 1981. – 312 с. – 8 экз.
30. Захаров Юрий Васильевич.Судовые холодильные установки : учеб.
для спец. "Судовые машины и механизмы" ин-тов вод. трансп. / Захаров
Юрий Васильевич ; Ю. В. Захаров. - М. : Транспорт, 1967. - 272 с. : ил. (29)
31. Колпаков Б. А. Оборудование судовых энергетических установок и
палубные механизмы : учеб. пособие / Б. А. Колпаков, А. А. Мартынов, А. М.
Пичурин ; Колпаков Б. А., Мартынов А. А., Пичурин А. М. ; М-во трансп.
Рос. Федерации, "НГАВТ". - Новосибирск : НГАВТ, 2004. - 111 с. : ил., фот.,
табл. - ISBN 5-8119-0190-9. (70 ЭБ)
32. Колпаков Б.А. Оборудование судовых энергетических установок и
палубные механизмы: Учебное пособие/ НГАВТ.-2012 (ЭБ).
33. Колпаков Борис Андриянович.Термодинамический анализ комбинированной установки : метод. указ. по дисциплине "Теплофиз. основы судовой
энергетики" для студентов спец. 140200. - Судовые энергет. установки / Колпаков Борис Андриянович ; Б. А. Колпаков ; М-во трансп. Рос. Федерации,
Новосиб. гос. акад. вод. трансп., Каф. термодинамики и судовых энергет.
установок . - Новосибирск : НГАВТ, 1999. - 22 с.(86 ЭБ)
34. Костылев И.И., Петухов В. А. Судовые системы. Учебник.− СПб.:
ГМА, 2010.−420 с. (10)
35. Лозовецкий В. В.
Гидро- и пневмосистемы
транспортнотехнологических машин. Учебное пособие. — СПб.: Лань, 2012. — 560 с.
(ЭБС)
36. Маргулец Валерий Иосифович.Холодильные установки речных судов
: учеб. пособие / Маргулец Валерий Иосифович ; В. И. Маргулец. - М. :
Транспорт, 1986. - 299 с. : ил.(20)
37. Михайлов В.Е. Судовые устройства и их техническая эксплуатация:
учеб. пособие. - СПб.: ГМА им. адм. С.С. Макарова, 2004. - 52 с., 1 экз.
38. Нестеров Юрий Федорович.Судовые холодильные установки и системы кондиционирования воздуха : учебник / Нестеров Юрий Федорович. 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Транспорт, 1991. - 230 с. (29)
39. Приложения к руководству по техническому наблюдению за судами
в эксплуатации / РМРС. - СПб., 2008. - 177 с., 1 экз.
40. Руководство по техническому наблюдению за судами в эксплуатации
/ РМРС. - СПб., 2008. - 211 с.,1 экз.
10
41. Селиверстов, В.М. Термодинамика, теплопередача и теплообменные
аппараты [Текст]: / В.М. Селиверстов, П.И. Бажан/ – М.: Транспорт, 1988. –
287 с. (40)
42. Теплотехника [Текст]: учебник для вузов /В.Н. Луканин, М.Г. Шатров, Г.М. Камфер, С.Г. Нечаев, И.Е. Иванов, Л.М. Матюхин, К.А. Морозов/;
3-е изд., испр.; под ред. В.Н. Луканина – М.: Высш. шк. , 2002. – 671 с. (16)
43. Чиняев И.А. Судовые вспомогательные механизмы. Учебник для вузов. – М.: Транспорт, 1989. – 230 с. (103)
5.3 Информационные средства обеспечения вступительного испытания
Обязательные информационные средства
1. Операционная система Microsoft Windows XP.
2. LABWORKS виртуальная лаборатория. Транзас.
3. Тренажер машинного отделения «ERS 5000 TechSim».
4.
Комплект обучающих и расчетных компьютерных программ на
Borland C:
 «Регулировка судового дизеля» авторы Калашников С.А., Лебедев
О.Ю.;
 «Работа главного двигателя на режимах разгона и торможения судна», авторы Калашников С.А., Лебедев О.Ю.;
 «Винтовая характеристика дизеля 6ЧНСП18/22», авторы Калашников С.А., Лебедев О.Ю.
1
Рекомендуемые информационные средства
MathCAD version 14.0, Copyright © 2007 Parametric Technology Corporation.
All
Rights
Reserved.
–
217
Mb
(http://www.ptsrussia.com/products/mathcad.htm).
11