Мой профиль
Сообществоv
Материалыv
Отзывыv
Форумы
Регистрация / Вход
База знаний > Программы кандидатских экзаменов > 05 - Технические науки

05.08.05 - Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные) (по техническим наукам)

УТВЕРЖДЕНО

ПРОГРАММА-МИНИМУМ

кандидатского экзамена по специальности

05.08.05 «Судовые энергетические установки
и их элеме
нты (главные и вспомогательные)»

по техническим наукам

Введение

Настоящая программа базируется на следующих дисциплинах: судовые энергетические установки, техническая термодинамика, гидроаэродинамика, теплопередача, строительная механика машин.

Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии Министерства образования Российской Федерации по проблемам флота и кораблестроению при участии Санкт-Петербургского государственного морского университета и Военно-морского инженерного института.

1. Принцип действия, состав и основные показатели судовых энергетических установок

Дизельные установки. Состав дизельных установок, их характеристики и область применения. Топливо и масла, применяемые в ДВС. Классификация судовых ДВС. Конструктивное устройство ДВС. Потери и КПД ДВС. Мощность ДВС. Теория рабочих процессов в ДВС. Циклы поршневых ДВС. Утилизация тепловых потерь ДВС. Скоростные и нагрузочные характеристики ДВС. Мощностные ряды, массогабаритные и экономические показатели ДВС. Особенности поршневых ДВС новых схем и конструкций.

Паротурбинные установки. Состав и область применения ПТУ. Основные массогабаритные и экономические показатели ПТУ и их основных элементов. Теория и основные положения методов расчета парогенераторов, турбин, зубчатых передач и конденсаторов. Теория паровых циклов. Анализ цикла Ренкина с учетом необратимых потерь. Цикл с промежуточным перегревом пара. Регенеративный цикл. Бинарные циклы ПТУ Рабочие процессы и тепловые схемы ПТУ. Основы расчета тепловых и энергетических балансов ПТУ. Топливо и масла, применяемые в ПТУ.

Газотурбинные установки. Состав и область применения ГТУ. Основные массогабаритные и экономические показатели установок, главных агрегатов двигателей. Методы расчета двигателей. Цикл газотурбинных двигателей. Устройство, принцип действия и основные положения методов расчета газовых турбин, компрессоров, регенераторов и воздухоохладителей. Компоновка ГТУ, их классификации и тепловые схемы при полных и частичных нагрузках. Рабочие процессы и эксплуатационные характеристики судовых ГТД. ГТД замкнутого цикла. ГТУ с ядерными реакторами. Топливо и масла, применяемые в ГТУ.

Ядерные энергетические установки. Состав, основные характеристики и область применения судовых ЯЭУ. Принцип действия и устройство энергетических реакторов с водой под давлением (ВВРД) и кипящих реакторов (ВВПК).

Рабочие процессы в элементах ЯЭУ. Характеристики судовых ЯЭУ с реакторами, охлаждаемыми водой. ЯЭУ с реакторами, в которых используется газообразный и жидкометаллический теплоноситель. Основы энергетического расчета ЯЭУ. Условия работы и основные показатели паропроизводящих установок в режиме естественной циркуляции. Особенности размещения ЯЭУ в корпусе судна.

Установки с прямым (безмашинным) преобразованием энергии. Принцип действия и возможные пути прямого преобразования тепловой энергии в электрическую. Термоэлектрические генераторы. Цикл термоэлектрической установки. Термоэмиссионные генераторы. Цикл установки с термоэмиссионным генератором. Электрохимические генераторы. Удельные характеристики энергетических установок с электрохимическими генераторами. Магнитогидродинамические генераторы. Цикл МГД установки.

Энергетические установки судов с системами электродвижения. Принципиальные схемы, состав и характеристики элементов систем электродвижения и рабочие процессы в них. Особенности энергетических установок со сверхпроводниковым криогенным оборудованием.

Методы анализа эффективности циклов. Методы сравнения термических КПД обратимых циклов. Методы сравнения КПД в необратимых циклах. Энтропийный метод расчета потерь работоспособности в необратимых циклах. Энергетический метод расчета потерь работоспособности.

2. Прикладные вопросы гидрогазодинамики и теплопередачи в элементах энергетических установок

Безотрывное и отрывное течение жидкости. Переход от ламинарного к турбулентному режиму течения. Отрыв пограничного слоя. Течение жидкости в трубах.

Одномерное течение газа. Уравнение неразрывности. Уравнение энергии. Уравнение количества движения. Расчет реактивной силы. Адиабатное течение газа с трением. Течение в трубе постоянного сечения. Давление подогреваемого газа в трубе. Расчет газовых течений с помощью газодинамических функций. Осреднение параметров неравномерного потока.

Течение газа в соплах и каналах. Ускорение газового потока. Сверхзвуковое сопло. Нерасчетные режимы истечения из сопла Лаваля. Скачки уплотнения. Прямые и косые скачки. Взаимодействие скачков уплотнения с пограничным слоем. Общие условия перехода дозвукового течения к сверхзвуковому и обратно. Основные закономерности течения в турбинных и компрессорных решетках.

Конвективный теплообмен. Система основных уравнений теплообмена в потоке сжимаемого газа. Интегральные уравнения плоского стационарного пограничного слоя на непроницаемой поверхности. Распределение касательных напряжений скоростей, плотности теплового потока и температуры в плоском пограничном слое. Турбулентный обмен. Связь между коэффициентами турбулентной теплопроводности и вязкости.

Теплоотдача при конденсации пара на твердых поверхностях. Основные уравнения теплообмена при пленочной конденсации насыщенного пара. Ламинарное и турбулентное течения пленки на вертикальной поверхности. Капельная конденсация, теплоотдача при конденсации пара внутри трубы и на внешней поверхности горизонтальной трубы.

Теплоотдача при кипении жидкости. Теплоотдача при пузырьковом кипении. Пузырьковое кипение в большом объеме жидкости при свободной конвекции. Пузырьковое кипение при вынужденной конвекции. Теплоотдача при пленочном кипении.

Критические плотности теплового потока, вызывающие изменения режима кипения. Гидродинамическая природа кризисов в механизме кипения жидкости. Критерий устойчивости двухфазного граничного слоя при свободной конвекции в большом объеме жидкости (первый кризис режима кипения). Переход от пленочного режима кипения к пузырьковому (второй кризис режима кипения).

Теплообмен излучением в поглощающих средах. Уравнение переноса энергии в поглощающей среде. Уравнения излучения в поглощающей среде.

Теплопередача. Сложный теплообмен и теплопередача. Теплопередача через стенку. Интенсификация процессов теплопередачи. Тепловая изоляция.

Теплообменные аппараты. Типы теплообменных аппаратов. Основные положения теплового расчета теплообменных аппаратов поверхностного типа. Теплообменные смесительные аппараты. Гидромеханический расчет теплообменных аппаратов. Основные понятия гидродинамической устойчивости прямоточных теплообменных аппаратов при фазовых превращениях теплообменивающихся сред.

3. Основы оценки прочности элементов
энергетических уст
ановок

Устойчивость упругих систем. Потеря устойчивости. Критические силы и методы их определения. Устойчивость рам. Устойчивость кругового кольца и цилиндрической оболочки. Устойчивость подкрепленной цилиндрической оболочки. Устойчивость круглой пластины и шарнирно-опорной прямоугольной пластины.

Колебания упругих систем. Свободные и вынужденные колебания систем с одной степенью свободы. Поперечные, продольные и крутильные колебания. Порядок динамического расчета системы. Свободные поперечные колебания системы с несколькими степенями свободы. Свободные крутильные колебания такой системы. Поперечные колебания балки с распределенной массой. Приближенные способы определения основной части свободных колебаний упругой системы. Определение критического числа оборотов вращающегося вала.

4. Защита от вибрации и шума судовых энергетических
устан
овок

Вибрация и шум, возбуждаемые при работе энергетических установок и при движении сред в трубопроводах и каналах. Частотный анализ вибрации и шума. Нормирование вибрации и шума.

Средства защиты от вибрации. Активная и пассивная защита. Виброизоляция, вибропоглощение и виброгашение. Амортизация оборудования энергетических установок. Виброзадерживающие и поглощающие массы. Вибропоглощающие покрытия.

Средства защиты от шума. Звукоизолирующие и звукопоглощающие материалы и конструкции. Глушение шума при всасывании воздуха в воздушных каналах и в газоотводных системах. Акустические требования к расположению механизмов.

Основы конструирования защитной амортизации судовых энергетических установок. Конструкции амортизаторов, их характеристики. Требования к расположению амортизаторов.

5. Проектирование судовых энергетических установок

Выбор типа СЭУ. Размещение, выбор типа и компоновка ЭУ. Массогабаритные показатели ЭУ. Нагрузка судна по разделу «машинная установка». Управление и амортизация СЭУ.

6. Испытания, эксплуатация и надежность СЭУ

Содержание и задачи технической эксплуатации СЭУ. Техническое использование, техническое обслуживание и организация технической эксплуатации СЭУ.

Анализ особенностей режима работы СЭУ в различных условиях эксплуатации. Методика выбора оптимального режима работы. Особенности режимов работы установок судов с электродвижением, гидропередачей, на подводных крыльях и воздушной подушке. Методы анализа и расчета аварийных, переходных и установившихся режимов работы судовых комплексов корпус судна – винты – движители.

Техническое обслуживание основных элементов СЭУ. Система технического обслуживания СЭУ: виды, периодичность, технология и организация работ. Принципы формирования системы технического обслуживания.

Надежность, выносливость и расчет по предельному состоянию. Основные понятия теории надежности. Краткие сведения о статических методах в строительной механике машин. Оценка надежности при переменных напряжениях. Накопление усталостных повреждений при нестационарном режиме. Эквивалентные напряжения и коэффициент запаса. Расчет по предельным состояниям и предельным нагрузкам.

Требования к надежности установок и их основного оборудования. Виды отказов, методы расчетного и статистического определения показателей надежности.

Маневренность СЭУ. Технико-экономическая эффективность СЭУ. Экологические вопросы при проектировании СЭУ.

7. Береговое техническое обслуживание СЭУ

Надежность СЭУ. Термины и понятия (ремонтопригодность, долговечность, безотказность), показатели надежности. Режимы и модели эксплуатации СЭУ. Циклы эксплуатации. Характер изменения мощности в период непрерывной работы СЭУ. Принципы и методы определения показателей безотказности СЭУ и отдельного оборудования.

Ремонтопригодность, основные показатели. Виды и периодичность технического обслуживания и заводских ремонтов СЭУ. Долговечность, основные показатели. Основные факторы, влияющие на долговечность оборудования. Основные методы прогнозирования и подтверждения показателей долговечности на стадии разработки и испытаний.

Техническая диагностика СЭУ. Основные термины. Понятия, цели и задачи диагностирования. Принципы исследования энергетического оборудования как объекта диагностики. Модель технического состояния. Методы диагностирования. Диагностические модели. Средства технической диагностики СЭУ: датчики, аппаратура, применение вычислительной техники, структурная организация СТД. Эффективность различных методов технического диагностирования оборудования СЭУ.

Литература

Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1976.

Акимов П.П. Судовые автоматизированные энергетические установки: Учеб. М.: Транспорт, 1980.

Алексеев Г.Н. Общая теплотехника: Учеб. пособие. М.: Высш. шк., 1980.

Судовые энергетические установки. Г.А. Артемов, В.П. Волошин, Ю.П. Захаров, А.Я. Шквар. Л.: Судостроение, 1991.

Вудворд Дж. Морские газотурбинные установки. Л.: Судостроение, 1979.

Голубев Н.В. Проектирование энергетических установок морских судов (общие вопросы): Учеб. пособие. Л.: Судостроение, 1980.

ДВС: динамика и конструирование: Учеб. / Под ред. В.Н. Луконина М.: Высшая школа, 1995.

Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. М.: Наука, 1979.

Клюкин И.И. Борьба с шумом и звуковой вибрацией на судах. Л.: Судостроение, 1974.

Круглов М.Г., Меднов А.А. Газовая динамика комбинированных ДВС. М.: Машиностроение, 1988.

Курзон А.Г., Маслов Л.А. Судовые турбинные установки. Л.: Судостроение, 1991.

Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1978.

Максимов Ю.И. Новые источники и преобразователи электрической энергии на судах: Учеб. пособие. Л.: Судостроение, 1980.

Нелепин Н.А. Автоматическое управление судовыми энергетическими установками: Учеб. Л.: Судостроение, 1986.

Основы трибологии (трение, износ, смазка): Учеб. / Э.Д. Браун, Н.А. Буше и др. М.: Наука и техника, 1995.

Ракицкий Б.В. Судовые ядерные энергетические установки. Л.: Судостроение, 1976.

Слободянюк Л.И., Поляков В.И. Судовые паровые и газовые турбины и их эксплуатация: Учеб. пособие. Л.: Судостроение, 1983.

Сорока Я.Х. Теория и проектирование судовых газотурбинных двигателей. Л.: Судостроение, 1982.

Топунов А.М. Теория судовых турбин. Л.: Судостроение, 1982.

Шаманов Н.П., Пейч Н.Н., Дядик А.Н. Судовые ядерные паропроизводящие установки: Учеб. Л.: Судостроение, 1990.