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 05.08.01 – Теория корабля и строительная механика Санкт-Петербург 2014 Введение Программа вступительного экзамена в аспирантуру по направлению подготовки 26.06.01 «Техника и технологии кораблестроения и водного транспорта»

по научной специальности 05.08.01 «Теория корабля и строительная механика»

разработана в соответствии с:

Паспортом специальности научных работников 05.08.01 «Теория корабля и строительная механика»;

Программы – минимум кандидатского экзамена по специальности Теория корабля и строительная механика».

Программа вступительного экзамена ориентирована на выпускников высших учебных заведений, прошедших подготовку по соответствующим образовательным программам специалитета и магистратуры высшего профессионального образования.

Вопросы вступительных испытаний для лиц, поступающих в аспирантуру по направлению подготовки 26.06.01 Техника и технологии кораблестроения и водного транспорта по научной специальности 05.08.01 «Теория корабля и строительная механика Перечень вопросов 1. Основные свойства жидкости. Классификация сил, действующих в жидкости.

Уравнение движения жидкости в напряжениях.

2. Кинематические характеристики течений. Ускорение жидкой частицы. Скорости деформации частицы. Уравнение неразрывности и его физический смысл.

Функция тока для двумерных течений. Плоские и пространственные безвихревые течения. Вихревые движения.

3. Общая интегральная форма законов количества движения и момента количества движения. Уравнение энергии.

4. Модель идеальной жидкости. Уравнение движения идеальной жидкости и его интегралы. Исследование обтекания тел с помощью метода гидродинамических особенностей. Парадокс Эйлера – Даламбера.

5. Уравнения движения вязкой жидкости (уравнения Навье – Стокса). Режимы течения вязкой жидкости. Характеристики турбулентных течений. Уравнения Рейнольдса.

6. Основы теории подобия гидродинамических процессов. Критерии подобия.

Методы теории размерностей.

7. Течение жидкости при больших числах Рейнольдса. Основы теории пограничного слоя. Сопротивление пластины. Влияние шероховатости пластины. Вязкостное сопротивление тел.

8. Общий случай неустановившегося движения тела в жидкости. Обобщенные присоединенные массы.

9. Волновое движение жидкости. Прогрессивные волны малой амплитуды, энергия волн.

10.Гидравлические сопротивления, их физическая природа и классификация.

Общие принципы и схемы расчета простых и сложных трубопроводов.

Гидравлический удар в трубопроводах.

11.Истечение жидкости из резервуара через отверстия и насадки. Коэффициенты сжатия струи, скорости и расхода.

12.Геометрические и гидродинамические характеристики крыла.

13.Основы вихревой теории крыла. Теорема Жуковского. Постулат Жуковского– Чаплыгина. Характеристики подводного крыла.

14.Кавитация.

15.Глиссирование тел.

16.Теоретический чертеж судна. Главные размерения и их соотношения.

Коэффициенты полноты.

17.Плавучесть. Условия и уравнения равновесия плавающего судна. Кривая водоизмещения и грузовой размер. Грузовая шкала. Строевые по шпангоутам и по ватерлиниям и их свойства. Масштаб Бонжана. Диаграммы осадок оконечностей. Определение водоизмещения и осадки в судовых условиях.

Кривые элементов теоретического чертежа и их использование. Запас плавучести, надводный борт и грузовая марка. Измерение посадки судна при приеме (снятии) груза и при изменении солености воды.

18.Метацентры, метацентрические радиусы и метацентрические высоты.

восстанавливающий момент и его составляющие. Изменение посадки и остойчивости при перемещении грузов. Изменение посадки и остойчивости при приеме (расходовании) малого груза. Влияние подвешенного, жидкого и сыпучего груза на остойчивость судна. Способы удифферентовки. Практическое применение метацентрических формул остойчивости. Определение положения центра тяжести судна из опыта.

19.Статические и динамические наклонения судна. Перемещение метацентра и центра величины при больших углах крена. Плечи статической остойчивости.

Диаграмма статической остойчивости (диаграмма Рида) и ее свойства.

20.Диаграмма динамической остойчивости. Работа восстанавливающего момента и плечо динамической остойчивости.

21.Интерполяционные кривые плеч остойчивости формы. Пантокарены.

Универсальная диаграмма остойчивости. Влияние геометрических характеристик корпуса, характера загрузки, рода груза и условий плавания на остойчивость.

22.Принципы нормирования остойчивости. Требования классификационных обществ и ИМО по остойчивости судов. составление информации об остойчивости. Практическое применение «Информации об остойчивости судна для капитана».

23.Понятие о непотопляемости, основные определения. Категории затапливаемых отсеков, коэффициенты проницаемости. Определение посадки и остойчивости при затоплении отсеков различной категории. Методы расчета непотопляемости судна. Диаграмма остойчивости поврежденного судна. Кривая предельных длин отсеков. Расчеты при затоплении группы отсеков. Мероприятия по обеспечению непотопляемости судов. Требования СОЛАС-74 к непотопляемости судов.

информация по непотопляемости судна для капитана. Мероприятия по спрямлению аварийного судна.

24.Способы спуска судов на воду. Силы, действующие на судно при спуске.

Периоды продольного спуска. Диаграмма спуска. Боковой спуск.

25.Особенности обтекания судового корпуса. Физическая природа основных составляющих сопротивления движению судна. Соотношение между отдельными составляющими сопротивления. Применение теории гидродинамического подобия в расчетах сопротивления движению судна.

26.Методы исследования составляющих сопротивления. Гипотеза Фруда о независимости отдельных составляющих сопротивления.

27.Характер пограничного слоя вдоль поверхности корпуса судна. Вязкостные экстраполяторы. Выделение сопротивления трения. Понятие об эквивалентной пластине. Влияние шероховатости поверхности на сопротивление трения.

Сопротивление формы. Методы расчета сопротивления формы. Способы снижения вязкостного сопротивления.

28.Характер волнообразования при движении судна. Влияние интерференции судовых волн на волновое сопротивление. Теоретические методы расчета волнового сопротивления судна. Снижение волнового сопротивления за счет конструктивных мероприятий и изменения режима движения.

29.Изменение сопротивления при движении по ограниченному фарватеру. Методы снижения сопротивления на мелководье. Влияние течения и уклона свободной поверхности воды на сопротивление. Учет влияния ветра и волнения при расчете сопротивления. Дополнительное сопротивление при коррозии, обрастании и гофрировке обшивки корпуса.

30.Режимы движения судов. Буксировочные испытания модели. Пересчет результатов модельных испытаний на натуру. Масштабный эффект.

Приближенные способы расчета буксировочного сопротивления. Влияние главных размерений и формы корпуса на сопротивление. Расчет сопротивления движению судов катамаранного типа. Определение сопротивления движению составов барж. Особенности сопротивления судов с динамическими принципами поддержания. Расчетные методы определения сопротивления в системе автоматизированного проектирования (САПР) судов речного флота.

31.Принцип действия гидравлического движителя. Классификация судовых движителей. Теория идеального движителя и ее применение для оценки эффективности судовых движителей.

32.Геометрия и конструкция гребных винтов. Кинематические характеристики гребного винта. Поле скоростей в струе гребного винта. Теория элемента лопасти. Гидродинамические характеристики гребных винтов.

33.Вихревая теория гребного винта. Общие принципы применения теории несущей поверхности для расчета гребных винтов. приближенная схема расчета с использованием теории несущей линии. Введение поправок для учета ширины лопастей.

34.Кавитация гребных винтов. Меры борьбы с кавитацией.

35.Физическая сущность взаимодействия движителя с корпусом судна. Попутный поток и сила засасывания. Основы теории взаимодействия. Пропульсивный коэффициент. Влияние неравномерности поля скоростей и расположения движителя за корпусом судна на пропульсивные характеристики. Пути повышения пропульсивного коэффициента.

36.Применение теории гидродинамического подобия при исследовании характеристик гребных винтов. Модельные испытание гребных винтов в свободной воде. Самоходные испытания моделей в опытовом бассейне. Ходовые испытания судна.

37.Методы и стадии проектирования гребных винтов. Диаграммы для проектирования гребных винтов. Ходовые (тяговые) характеристики судна.

Винтовые характеристики главного двигателя. Согласование гребного винта с двигателем судна. Расчетные методы определения характеристик гребных винтов в системе автоматизированного проектирования (САПР) речных судов.

38.Принцип действия крыльчатых движителей, водометов и винтов регулируемого шага.

39.Ледовая ходкость судов.

40.Общие понятия об управляемости и маневренных качеств судна. Параметры криволинейного движения судна. Уравнения криволинейного движения судна.

41.Гидроаэродинамические силы, действующие на корпус судна. Инерционные силы. Вязкостные силы, формы их представления. Влияние формы корпуса на его гидродинамические характеристики. Влияние ограничений фарватера.

Действие волнения. Аэродинамические характеристики надводной части судна.

42.Гидродинамические силы, создаваемые движительно-рулевым комплексом (ДРК) судна. Работа ДРК в криволинейном потоке. Основные схемы ДРК и их гидродинамические характеристики: изолированный руль, руль за движителем, поворотные насадки, системы рулей, поворотная колонка, подруливающее устройство. Взаимодействие ДРК с корпусом судна.

43.Характеристики управляемости судна. Диаграмма управляемости судна.

корпусная диаграмма и особенности работы руля в различных диапазонах угловых скоростей. Динамические характеристики управляемого движения судна.

44.Особенности устойчивых и неустойчивых на курсе судов. Эксплуатационная устойчивость на курсе. Авторулевой. Управляемость на заднем ходу.

45.Управляемость судна в условиях ограниченного фарватера, при ветре, на волнении.

46.Нормирование управляемости. Пути улучшения управляемости судна.

47.Инерционные характеристики судна.

48.Основные характеристики качки судов. Классификация сил, действующих на судно при качке. Общий вид уравнения качки. Линейная теория качки судна на тихой воде. Решение уравнения качки без сопротивления.

49.Дифференциальные уравнения качки судов на регулярном волнении. Спектры нерегулярного волнения и качки. Влияние соотношения размеров судна и волн на качку. Влияние мелководья, скорости хода и курса на качку судна.

50.Диаграммы для выбора скорости хода и курса судна на волнении. Принципы стабилизации качки. Сравнительная эффективность различных типов ускорителей.

51.Основные гипотезы и зависимости технической теории изгиба балок. Статически определимые и статически неопределимые стержневые системы. Методы раскрытия статической неопределимости. Метод сил. Многопролетные неразрезные балки на независимых упругих опорах. Теорема пяти моментов.

Метод перемещений. Расчет балок по методу угловых деформаций.

52.Рамы, составленные из прямых стержней. Классификация и допущения. Методы расчета простых и сложных рам.

53.Линейно-деформируемые системы. Обобщенные силы и координаты. Работа внешних сил и потенциальная энергия упругих систем. Теорема Лагранжа.

Полная энергия. Теорема о взаимности работ и перемещений. Теорема Кастильяно. Начало наименьшей работы.

54.Сложный изгиб элементов судового корпуса. Дифференциальное уравнение сложного изгиба и его решение. Принцип наложения при сложном изгибе.

Начальная погибь и ее влияние на элементы изгиба. Раскрытие статической неопределимости продольных усилий.

55.Основные понятия и общие положения теории устойчивости. Устойчивость однопролетных стержней. Влияние отступления от закона Гука на устойчивость стержней. Эйлеровы и критические напряжения. Понятие об устойчивости многопролетного стержня на упругих опорах.

56.Изгиб балок на упругом основании. Основные предпосылки расчета перекрытий.

Расчет простейших перекрытий. Методы расчета перекрытий с большим числом балок главного направления и несколькими перекрестными связями. Сложный изгиб элементов судового корпуса. Модель деформации сложного изгиба стержней.

57.Сложный изгиб пластин, гнущихся по цилиндрической поверхности.

Определение статически неопределимых продольных усилий. Редуцирование пластин.

58.Основные предпосылки и гипотезы теории упругости. Теория напряжений и теория деформаций. Основные уравнения теории упругости. Плоская задача теории упругости. Функция напряжений. Редукционный коэффициент пояска балки. понятие о концентрации напряжений.

59.Основные положения и гипотезы теории изгиба пластин. Зависимости между перемещениями, деформациями и напряжениями. Усилия и моменты в сечениях пластин. Уравнения равновесия элемента пластины. Граничные условия.

Классификация пластин.

60.Изгиб жестких пластин. Решение Мориса Леви. Вариационные методы расчета.

Метод конечных элементов.

61.Устойчивость пластин. Устойчивость свободно опертой пластины, сжатой в одном направлении. Жестко заделанная пластина. Устойчивость пластины с упругими ребрами. Изгиб пластин после потери устойчивости от сжатия.

Результаты решения Соколова. Редуцирование пластин при общем изгибе корпуса.

62.Внешние силы, действующие на корпус судна на тихой воде. Нагрузка сил веса.

Удифферентовка судна. Определение общих изгибающих моментов перерезывающих сил. Упругая линия при общем изгибе и влияние гибкости корпуса на величину общих изгибающих моментов.

Бавин В.Ф., Зайков В.И., Павленко В.Г., Сандлер Л.Б. Ходкость и управляемость судна. – М.: Транспорт, 1991, 396 с.

Борисов Р. В. и др. Статика корабля. – СПб.: Судостроение, 2005 г.

СПГУВК,1999,100с.

Гофман А. Д. Динамика судна. – СПб.: СПГУВК, Гофман А.Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. – Л.:

Судостроение, 1989, 360 с.

Жинкин В.Б. Теория и устройство корабля. – СПб.: Судостроение, Ионов Б. П. Ледовая ходкость судов. – СПб.: Судостроение, Луговский В. В. Качка корабля. – СПб.: 1999, 424 с.

Луговский В. В. Гидромеханика. – Л.: Судостроение, 10. Павленко В.Г. Основы механики жидкости. – Л.: Судостроение, 11. Постнов В.А., Калинин В.С., Ростовцев Д.М. Вибрация корабля: Учебник. – Л.: Cудостроение, 12. Постнов В.А., Суслов В.П. Строительная механика корабля и теория упругости: учебник для вузов: в 2т. – Л.: Судостроение, 1987, т.1:Теория упругости и численные методы решения задач строительной механики корабля. 288 с.

13. Постнов В.А., Ростовцев Д.М., Суслов В.П., Качанов Ю.П. Строительная механика корабля и теория упругости: учебник для вузов: в 2т. – Л.: Судостроение, 1987. т 2. Изгиб и устойчивость стержней, стержневых систем, пластин и оболочек.

416с.

14. Постнов В.А. Численные методы расчета судовых конструкций. Учебник. – Л.: Судостроение, 1987, 279 с.

15. Прочность судов внутреннего плавания. Справочник. Издание третье.

Давыдов В.В. и др. – М.: Транспорт,1978, 520 с.

16. Справочник по строительной механике корабля. В 3-х томах. Бойцов Г.В. и др.

– Л.: Судостроение, т.1, 1982, 376 с.; т.2, 1982, 462 с.; т.3, 1982, 317 с.

17. Справочник по теории корабля. Под редакцией Войткунского Я.И., том 1, – Л.: Судостроение, 1985, 586 с.

18. Филин А.П. Введение в строительную механику корабля. – СПб.:

Судостроение,