Судовые энергетические установки и их элементы

I. Программа вступительных испытаний пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 20__ г. № ______
Заведующий кафедрой _______________________ __________________
(подпись)
(И.О. Фамилия)
II. Программа вступительных испытаний пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 20__ г. № ______
Заведующий кафедрой _______________________ __________________
(подпись)
(И.О. Фамилия)
АННОТАЦИЯ
Программа вступительных испытаний предназначена для поступающих
на
образовательную
программу
высшего
образования
-
программу
подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре по направлению
05.08.05 Техника и технологии кораблестроения и водного транспорта,
профилю Судовые энергетические установки и их элементы (главные и
вспомогательные).
Цель вступительных испытаний - выявление среди поступающих в
аспирантуру
наиболее
способных
и
подготовленных
к
освоению
образовательных программ высшего образования - программ подготовки
научно-педагогических кадров в аспирантуре.
Вступительные испытания проводятся в форме устного вступительного
экзамена.
Задачей дисциплины является обобщение свойств и характеристик
элементов
энергетического
указанных
в
исходных
оборудования
дисциплинах,
в
корабельной
единый
энергетики,
функциональный
теплоэнергетический комплекс, обеспечивающий функционирование и
безопасность корабля и определяющий его технико-энергетические и
эксплуатационно-экономические характеристики.
Программа вступительных испытаний включает в себя:
• аннотацию;
• требования к поступающим;
• содержание вступительных испытаний;
• вопросы к экзамену;
• список рекомендуемой литературы и источников.
I.
ТРЕБОВАНИЯ К ПОСТУПАЮЩИМ
Поступающий в аспирантуру должен продемонстрировать знания и
умения в области судовых энергетических установок и их элементов
(главных и вспомогательных), соответствующие предшествующему уровню
подготовки.
II.
СОДЕРЖАНИЕ ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ
Раздел 1. Вводная часть
Место и структура дисциплины в учебном плане подготовки кандидата
технических наук. Цели и задачи дисциплины. Научно-технический прогресс
в судовой энергетике энергетики. Роль и значение судовой энергетики в
развитии судостроения, судоходства и экономики страны. Проблемы и
перспективы совершенствования и развития судовой энергетики.
Раздел 2.Судовая энергетика
Тема 1. Назначение, функции и понятие судовой энергетики, её
назначение
Комплектация и преобразование энергии в судовой энергетике.
Мощность и энергетическая эффективность. Классификация и терминология
судовой энергетики (СЭ). Классификационная схема СЭ. Образование
технико-эксплуатационной терминологии. Энергетические комплексы и
ресурсы. Тепловая схема - графическая модель СЭ. Классификации тепловых
схем. Требования к их выполнению. Системность СЭ. Системное изучение
взаимодействий элементов СЭ и связи с окружающей средой. Структурноиерархическая системность и соподчиненность элементов СЭ. Терминология
элементов.
Тема 2. Комплектация главных пропульсивных комплексов (ГПК)
Структурная схема СЭ. Дизельный ГПК. Газотурбинный ГПК.
Паротурбинный
ГПК.
Ядерный
ГПК.
Комбинированные
ГПК.
Общекорабельный и технологический комплекс. Главные судовые передачи.
Назначение
и
Электрические
типы.
передачи.
Механические
передачи.
Особенности
и
Характеристики.
область
применения.
Гидравлические элементы передач. Судовой валопровод. Назначение и
устройство. Основные элементы. Расчет основных размеров валопровода.
Влияние расположения валопровода на эксплуатационные характеристики
корабля.
Тема 3. Судовая электроэнергетическая установка (ЭЭУ)
Электрооборудование
корабля.
Род
тока
и
характеристики
электрогенераторов и электродвигателей. Комплектация ЭЭУ. Расход
электроэнергии и среднеэксплуатационная нагрузка ЭЭУ по режимам.
Спецификационная мощность и число электрогенераторов. Расход топлива
по
ЭЭУ.
Привод
вспомогательных
механизмов.
Типы
привода
вспомогательных механизмов КЭ. Типы двигателей. Характеристики и
сравнительная эксплуатационная и экономическая эффективность привода
вспомогательных механизмов. Общий КПД привода вспомогательных
механизмов.
Раздел 3. Типы и комплектация судовых энергетических установок
Тема 1. Общий принцип комплектования СЭ
Тип ГПК и состав вспомогательного оборудования. Паротурбинный
ГПК простой конденсационной схемы. Теоретический термодинамический
цикл и реальные рабочие процессы. Расход пара на главный ТРА и
вспомогательные
потребители.
Регенеративные
паротурбинные
ГПК.
Методы повышения энергетической эффективности. Сущность регенерации.
Регенерация противодавлением и отбором пара. Особенности ядерных ГПК.
Тема 2. Комплектация и характеристики паротурбинных ГПК
Энергетические системы. Конденсационная установка. Конденсатнопитательная система. Воздушно-газовая и топливная системы. Система
охлаждения.
Тема 3. Газотурбинный ГПК
Классификация
и
комплектация
эксплуаационно-технические
характеристики. Теоретический цикл ГТД и реальные рабочие процессы в
элементах
ГГД.
Энергетические
характеристики
ГТД.
Определение
параметров рабочих процессов. Энергетические и технико-эксплуатационные
характеристики газотурбинных ГПК.
Тема 4. Дизельные ГПК
Общая характеристика. Энергетические системы дизельных ГПК.
Возможности повышения эффективности.
Тема 5. Комбинированные ГПК
Энергоэксплуатационная эффективность. Требования к комплектации.
Распределение мощности смешанных
ГПК по главным двигателям.
Установки КОДАС, КОДАГ, КОГАГ. Основные характеристики дизельгазотурбинных ГПК. Комбинированные бинарные ГПК с единым рабочим
веществом и с двумя рабочими веществами. Парогазовые и газопаротурбинные
ГПК.
Типовые
тепловые
схемы.
Энергетическая
эффективность комбинированных ГПК
Раздел 4. Эффективность судовой энергетики
Тема 1. Технико-эксплуатационная эффективность
Энергетическая
эффективность.
Масса
энергооборудования.
Параметры рейса. Запас ТСМ. Полная масса КЭ. Грузоподъемность и
провозоспособность корабля. Экономическая эффективность КЭ. Затраты на
энергоресурсы
обслуживание
и
восстановление.
Энергетические
составляющие экономической эффективности корабля. Экономические
показатели корабля. Показатели эффективности КЭ. Автономность и
дальность плавания. Мощностные показатели. Показатели массы КЭ.
Габаритные и маневренные показатели. Стоимостные и технологические
показатели.
Тема 2. Показатели работы
Надежность
Безотказность
судовой
ГПК.
Работоспособность
энергетики.
и
энергетики.
Определения
Показатели
безотказности
исправность
КЭ.
Изнашивание
и
и
и
показатели.
долговечности.
Ремонтопригодность
восстанавливаемость.
судовой
Характеристики
ремонтопригодности и показатели ремонтопригодности. Оценка надежности
и её повышение. Взаимосвязь безотказности ГПК и его элементов.
Специфика обеспечения надежности. Резервирование элементов. Меры
обеспечения надежности.
Тема 3. Размещение главных элементов судовой энергетики
Влияние типа корабля на комплектацию и основные параметры ГПК.
Размещение
вспомогательного
электроэнергетическая
установка.
энергооборудования.
Энергетические
системы
Судовая
и
посты
управления. Общие требования безопасности.
III.
ВОПРОСЫ К ВСТУПИТЕЛЬНОМУ ИСПЫТАНИЮ
1. Первое начало термодинамики, его физическая суть, аналитическое
выражение и величины в него входящие.
2. Термодинамические
газовые
процессы,
аналитическая запись и графическое изображение.
их
физическая
суть,
3. Прямые и обратные термодинамические циклы, их графическое
изображение и оценка эффективности.
4. Второе начало термодинамики, его физическая суть и аналитическое
выражение. Цикл Карно.
5. Работа поршневого компрессора, вредное пространство и причины
перехода к многоступенчатому сжатию.
6. Принципы работы поршневых ДВС. Циклы Отто, Дизеля, СабатэТринклера.
7. Принципы работы ГТУ, Циклы с изобарным и изохорным подводом
тепла.
8. Пути повышения эффективности ГТУ.
9. Основные
состояния
воды
и
водяного
пара.
Процесс
парообразования.
10. Принцип работы ПСУ. Цикл Ренкина.
11. Таблицы свойств воды и водяного пара.
12. Пять основных путей повышения эффективности ПСУ.
13. Принцип работы парокомпрессионной холодильной машины.
14. Состав и назначение основных элементов СДУ.
15. Назначение, состав, основы расчёта и выбор СЭС.
16. Назначение, состав, основы расчёта и выбор ВКУ.
17. Расчёт автономности плавания и основных судовых запасов.
18. Топлива, применяемые в судовых ДВС, классификация, маркировка,
свойства.
19. Топливная система СДУ. Назначение, состав, основы расчёта.
20. Система смазочного масла СДУ. Назначение, состав, основы расчёта.
21. Система водяного охлаждения. Назначение, состав, основы расчёта.
22. Система сжатого воздуха. Назначение, состав, основы расчёта.
23. Система газовыпуска. Назначение, состав, основы расчёта.
24. Судовой валопровод. Назначение, состав, основы расчёта.
25. Классификация механизмов и машин по различным признакам.
26. Классификация механизмов и машин по виду привода.
27. Передачи. Роль передач в управлении механизмами и машинами.
28. Классификация передач по различным признакам.
29. Виды зубчатых передач. Что представляет из себя зуб таких передач?
Как называются части таких передач?
30. Червячные передачи и их классификация. Назначение, особенности
конструкций, применение в механизмах и машинах.
31. Ременные передачи и их применение. Назначение, преимущества и
недостатки по сравнению с другими видами передач.
32. Классификация ременных передач по типу установки ремней и
роликов.
33. Винтовые передачи (передачи «Винт-гайка»), их виды и применение
в различных механизмах и машинах. Классификация по типу винтовой
резьбы. Преимущества и недостатки винтовых передач.
34. Допуски и посадки. Что такое «допуск»? Как обозначаются допуски
на чертежах деталей, например, на чертеже вала.
35. Посадки, основные понятия. Основная классификация посадок.
36. Подшипники.
Основные
виды
подшипников
скольжения.
Преимущества и недостатки таких подшипников и их применение в
машинах.
37. Подшипники качения. Классификация и основные типы.
38. Применение подшипников качения в машинах, их преимущества и
недостатки.
39. Процесс теплопроводности. Основные понятия и законы.
40. Процесс теплопередачи. Основные понятия и законы.
41. Режимы движения жидкости.
42. Теплоотдача при вынужденном движении жидкости внутри трубы.
43. Теплоотдача при вынужденном поперечном обтекании пучка труб.
44. Теплоотдача при свободном движении жидкости.
45. Процесс конденсации пара.
46. Процесс кипения жидкости.
47. Основные законы теплового излучения.
48. Основные положения теплового расчёта теплообменного аппарата.
49. Классификация турбин.
50. Ступень активного типа: схема, принцип действия, процесс
расширения пара.
51. Ступень реактивного типа: схема, принцип действия, процесс
расширения пара.
52. Ступень скорости: схема, принцип действия, процесс расширения
пара.
53. Геометрические характеристики профиля и решетки профилей.
54. Треугольники скоростей.
55. Окружные потери. Окружной КПД ступени.
56. Внутренние потери. Внутренний КПД ступени.
57. Многоступенчатые турбины: схема, преимущества использования.
58. Внутренние и внешние потери в турбоагрегате. Эффективный КПД и
эффективная мощность турбоагрегата.
59. Классификация судовых котлов.
60. Характеристики
котлов. Требования, предъявляемые к судовым
котлам.
61. Конструкция и принцип действия огнетрубного котла.
62. Конструкция и принцип действия утилизационного котла.
63. Конструкция и принцип действия водотрубного котла с естественной
циркуляцией.
64. Уравнение теплового баланса котла.
65. Теплообмен в топках.
66. Теплообмен в конвективных поверхностях нагревания.
67. Естественная циркуляция воды в котле. Кратность и скорость
циркуляции.
68. Показатели надежности циркуляции.
69. Знаки
автоматизации
судов
в
соответствии
с
Правилами
классификации и постройки морских судов.
70. Характеристики отвода энергии дизеля, как объекта регулирования
частоты вращения (винтовая, дизеля на холостом ходу, дизеля приводящего
электрогенератор).
71. Фактор
статической
устойчивости
дизеля,
как
объекта
регулирования частоты вращения.
72. Регуляторы частоты вращения дизелей. Их классификация.
73. Обратные связи в регуляторы частоты вращения ДВС.
74. Усилители регуляторов частоты вращения ДВС.
75. Анализ устойчивости САР частоты
вращения ДВС (ДВС лишён
самовыравнивания, регулятор прямого действия).
76. Статика параллельной работы дизельных агрегатов. Согласование
нагрузок дизельных агрегатов, работающих параллельно.
77. Оптимальный температурный режим в дизелях. Требования к
системам регулирования температур в ДВС.
78. Характеристики подвода и отвода энергии дизеля, как объекта
регулирования температуры.
79. Принципы и способы регулирования температуры.
80. Достоинства и недостатки управления скоростью движения судна
через всережимный РЧВ.
81. Пневматический усилитель с управляющим устройством типа
«соплозаслонка».
82. Автоматизированные системы диагностирования.
83. Автоматизация утилизационных котлов.
84. Функциональные схемы систем автоматического управления и
контроля. Условные обозначения.
85. Основные понятия и определения ДВС: ВМТ, НМТ, среднее
индикаторное давление, среднее эффективное давление,
механические
потери, механический КПД ДВС. Индикаторная диаграмма 4-х тактных и 2х тактных ДВС.
86. Анализ термического КПД циклов Отто, Дизеля, Тринклера при: а)
равной степени сжатия; б) равной максимальной температуре цикла.
87. Термодинамические циклы комбинированных ДВС.
88. Фазы газораспределения 2-х тактных ДВС.
89. Фазы газораспределения 4-х тактных ДВС.
90. Эффективная мощность двигателя, эффективный КПД, удельный
эффективный расход топлива.
91. Классификация судовых ДВС по различным признакам.
92. Теплонапряжённость
судовых
двигателей.
Показатели
теплонапряжённости дизеля.
93. Показатели качества газообмена.
94. Наддув как способ повышения мощности дизеля. Способы и схемы
наддува.
95. Скоростные (внешние и винтовые) и нагрузочные характеристики
дизеля.
96. Изобразите идеальные циклы ДВС с импульсным наддувом и
наддувом при постоянном давлении. Сравните КПД этих циклов.
97. Перечислите составляющие теплового баланса главного двигателя.
Какова их относительная величина? Как снизить тепловые потери?
98. Что такое импульсный и изобарный наддув? Какой наддув
применяется в современных МОД и каковы его преимущества?
99. Способы смесеобразования в ДВС.
100. Камеры сгорания ДВС.
101. Работа двигателя на ВРШ.
102. Масла в ДВС. Назначение, классификация, структура, свойства.
103. Охлаждение наддувочного воздуха в ДВС.
104. Какова связь между эффективным КПД двигателя и его удельным
эффективным расходом топлива?
IV. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ИСТОЧНИКОВ
Основная литература
1. Беспалов, В.И. Судовые энергетические установки / В.И. Беспалов,
В.В.Колыванов. – Н. Новгород : Издательство: ВГУВТ (Волжский
государственный университет водного транспорта), 2012. - 109с. Режим
доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=44872
2. Грибиниченко, М.В. Судовые энергетические установки: учебное
пособие / М. В. Грибиниченко. - Владивосток: Изд-во Дальневосточного
государственного
технического
университета,
2010.
109
-
с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:380779&theme=FEFU
3. Конкс,
Г.
А.
Мировое
судовое
дизелестроение.
Концепции
конструирования, анализ международного опыта: учеб. пособие / Г. А.
Конкс, В. А. Лашко. - М. : Машиностроение, 2005. - 512 с. Режим доступа:
http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=374650
4. Кончаков, Е.И. Техническая диагностика судовых энергетических
установок : учебное пособие / Е. И. Кончаков. - Владивосток:
Изд-во
Дальневосточного государственного технического университета, 2007. 100с. http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:386670&theme=FEFU
5. Куренский, А.В. Техническая эксплуатация и ремонт судовых
энергетических установок : учебное пособие / А. В. Куренский. Владивосток:
университета,
Изд-во Дальневосточного государственного технического
2008.
-
212с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:384890&theme=FEFU
6. Михальцев, В.Е. Теория и проектирование газовой турбины. Ч. 2.
Теория и проектирование многоступенчатой газовой турбины / В.Е.
Михальцев, В.Д. Моляков. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана (Московский
государственный технический университет имени Н.Э. Баумана), 2008. - 116
стр. Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=52120
7. Пенкин, Н.С. Основы трибологии и триботехники: учеб. пособие /
Н.С.Пенкин, А.Н.Пенкин, В.М.Сербин. – М.: Машиностроение, 2008. – 206 с.
Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=750
8. Прокопенко, Н. И. Экспериментальные исследования двигателей
внутреннего сгорания: учебное пособие / Н.И. Прокопенко. — СПб.:
Издательство
«Лань»,
2010.
—
592
с.
Режим
доступа:
http://e.lanbook.com/view/book/611/page129/
9. Рыжков, И. Б. Основы научных исследований и изобретательства:
учебное пособие / И.Б. Рыжков. - СПб.: Издательство «Лань», 2012. - 224 с.
Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=2775
10.
Самсонов, А.И. Судовые двигатели внутреннего сгорания :
учебное пособие для вузов / А. И. Самсонов. - Владивосток:
Изд-во
Дальневосточного государственного технического университета, 2008. 175с. http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:385012&theme=FEFU
11.
Шишкин, И.Л. Детали машин. Основы проектирования и
конструирования судовых машин : лабораторный и расчетный практикум / И.
Л. Шишкин. - Владивосток:
технического
Изд-во Дальневосточного государственного
университета,
2007. -
160
с.
http://lib.dvfu.ru:8080/lib/item?id=chamo:386714&theme=FEFU
Дополнительная литература
1. Александров, Н. Е. Основы теории тепловых процессов и машин в 2
ч. Ч. I - 4-е изд. / Н.Е. Александров. - М. : БИНОМ. Лаборатория знаний,
2012. - 560 с. Режим доступа: http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=366676
2. Александров, Н. Е. Основы теории тепловых процессов и машин. в 2
ч. Ч. 2. - 4-е изд.(эл.) / Н.Е. Александров. - М. : БИНОМ. Лаборатория знаний,
2012. - 571 с. Режим доступа: http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=366681
3. Безъязычный, В.Ф. Технологические процессы механической и
физико-химической обработки в двигателестроении [Электронный ресурс]:
учебное пособие/ В.Ф.Безъязычный. - Электрон. текстовые данные. - М.:
Машиностроение,
2007.
-
544
c.
Режим
доступа:
http://www.iprbookshop.ru/5199
4. Борисенко, И.Г. Инженерная графика. Эскизирование деталей
машин: учебное пособие / И.Г. Борисенко.- Красноярск : СФУ, 2012. – 156с.
Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=45688
5. Графические изображения некоторых принципов рационального
конструирования
Издательство
в
машиностроении:
«Лань»,
2011.
—
учебное
208
пособие.
с.
Режим
—
СПб.:
доступа:
http://e.lanbook.com/view/book/685/
6. Данилов, А.Т. Современное морское судно [Электронный ресурс]:
учебник / А.Т. Данилов, В.А. Середохо. - Электрон. текстовые данные.- СПб.:
Судостроение, 2010. - 446 c. Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/11237
7. Зорин, В. А. Основы работоспособности технических систем
[Электронный ресурс] : учебник для вузов / В. А. Зорин. - М.: ООО
«Магистр-Пресс»,
2005.
-
536
с.
Режим
доступа:
http://znanium.com/bookread.php?book=444528
8. Калашников, С.А. Альтернативные топлива для судовых дизельных
энергетических установок: учебник / С.А. Калашников, А.Г. Николаев. –
Новосибирск: Новосиб. гос. акад. вод. трансп., 2011. – 90 с. Режим доступа:
http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=349056
9. Леликов, О.П. Основы расчета и проектирования деталей и узлов
машин [Электронный ресурс]: учебное пособие / О.П. Леликов.— Электрон.
текстовые данные.— М.: Машиностроение, 2007.— 464 c.— Режим доступа:
http://www.iprbookshop.ru/5147
10.
Максимов,
С.Ф.
Изучение
энергетических
характеристик
активной турбины на модельном однофазном и двухфазном рабочем теле /
С.Ф. Максимов. – М. : Издательство: МГТУ им. Н.Э. Баумана (Московский
государственный технический университет имени Н.Э. Баумана). 2011. - 46
стр. Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=52228
Матвеев,
11.
Ю.И.
Автоматизированные
системы
управления
судовыми энергетическими установками / Ю.И.Матвеев, М.Ю.Храмов. –
Н.Новгород : ВГУВТ (Волжский государственный университет водного
транспорта),
2012.
–
53
с.
Режим
доступа:
http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=44859
Мышкин, Н.К. Трение, смазка, износ. Физические основы и
12.
технические приложения трибологии / Н.К.Мышкин, М.И.Петроковец. – М. :
Издательство
«Физматлит»,
2007.
–
368с.
Режим
доступа:
http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=47555
Пенкин, Н.С. Основы трибологии и триботехники: учеб. пособие
13.
/ Н.С.Пенкин, А.Н.Пенкин, В.М.Сербин. – М.: Машиностроение, 2008. – 206
с. Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=750
Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок. -
14.
М.:
ИНФРА-М,
2003.
184
-
с. Режим
доступа:
http://znanium.com/bookread.php?book=65848
15.
Сень, Л.И. Судовые котельные и паропроизводящие установки:
курс лекций / Л.И. Сень. – Владивосток: Издательство: МГУ им. адм. Г.И.
Невельского (Морской государственный университет им. адмирала Г. И.
Невельского),
2011.
–
239с.
Режим
доступа:
http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=20158
16.
Соболенко, А.Н. Судовые двигатели внутреннего сгорания: курс
лекций / А.Н. Соболенко. – Владивосток : МГУ им. адм. Г.И. Невельского
(Морской государственный университет им. адмирала Г. И. Невельского),
2009
116
-
с.
Режим
доступа:
http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=20160
17.
Техническое обслуживание и ремонты оборудования. Решения
НКМК-НТМК-ЕВРАЗ: учеб. пособие / под ред. В.В.Кондратьева и др. - М.:
ИНФРА-М,
2010.
-
128
http://znanium.com/bookread.php?book=194598
с.
Режим
доступа:
18.
Чайнов, Н. Д. Конструирование двигателей внутреннего сгорания
[Электронный ресурс] : Учебник для студентов высших учебных заведений,
обучающихся
по
специальности
"Двигатели
внутреннего
сгорания"
направления подготовки "Энергомашиностроение" / Н. Д. Чайнов, Н. А.
Иващенко, А. Н. Краснокутский, Л. Л. Мягков; под ред. Н. Д. Чайнова. - 2-е
изд.
-
М.
:
Машиностроение,
2011.
http://znanium.com/bookread.php?book=374647
-
496
с.
Режим
доступа: