‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית‪1985-2008 ,‬‬ ‫הנושא‪ :‬מכשירי מדידה ומחוונים‬ ‫באיור לשאלה מתוארת מערכת מדידה‪ .‬המערכת כוללת מכל ובתוכו צינור אנכי‪ ,‬פתוח בקצהו‬ ‫התחתון‪ .‬בעת פעולתה הסדירה של המערכת יוצאות בועות אוויר‪ ,‬בקצב איטי ואחיד‪ ,‬מקצה‬ ‫הצינור שבמכל‪) .‬א( מה מודדים באמצעות המערכת הזאת? )ב( הסבר את עקרון פעולתה של‬ ‫המערכת‪] .‬קיץ ‪[2005‬‬ ‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.1998‬‬ ‫)א( מהו סוג החיישן המורכב בגלאי העשן המורכב בגשר הפיקוד של אנייה? )ב( תאר את סדר‬ ‫הפעולות המתבצעות במערכת כיבוי האש עם הפעלתה על ידי גלאי העשן‪] .‬קיץ ‪[2003‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫גלאי העשן בגשר מצויד בחיישן פוטו‪-‬אלקטרי‪ .‬מאוורר חשמלי יונק ברציפות דגימת אוויר מכל‬ ‫אחד מהמדורים באונייה המחוברים למערכת ההתרעה ומעביר אותו על פני תא פוטו‪-‬אלקטרי‪.‬‬ ‫נורה שולחת ברציפות קרן אור אל התא‪ ,‬ופגיעת הקרן מייצרת זרם חשמלי חלש‪ ,‬שעוצמתו‬ ‫תלויה בעוצמת האור המצליח לעבור דרך דגימת האוויר‪ .‬אם האוויר מכיל עשן‪ ,‬יופרע מעבר‬ ‫קרן האור‪ ,‬עוצמת הזרם החשמלי שתיוצר בתא הפוטו‪-‬אלקטרי תקטן ובערך מסוים שכוון‬ ‫מראש תופעל התרעה‪.‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬מכשירי מדידה ומחוונים )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 1‬מתוך ‪6‬‬ ‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫באיור לשאלה מתואר מכשיר מדידה המכונה "תרמומטר מילוי"‪) .‬א( הסבר את אופן פעולתו של‬ ‫המכשיר‪) .‬ב( מהם מצבי הצבירה האפשריים של החומרים שמשמשים למילוי המכל של‬ ‫המכשיר? ]קיץ ‪[2003‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫התרמומטרים מסוג זה כוללים בלונית חישה מלאה בגז או בנוזל‪ .‬שינוי בטמפרטורת הסביבה‬ ‫של הבלונית גורם לשינוי נפח הנוזל‪/‬גז בתוכה ועקב כך לשינוי לחצו‪ .‬השפופרת מחוברת‬ ‫באמצעות צינורית נימית לצינורית בורדון‪ ,‬לתופית או לדיאפרגמה‪ ,‬אשר מתרגמים את שינוי‬ ‫הלחץ לתנועת מחוג‪.‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫קיימים שלושה סוגי תרמומטרים‪ :‬מלא בנוזל‪ ,‬מלא בגז ומלא באדי נוזל‪.‬‬ ‫‪ .1‬בתרמומטר מלא בנוזל‪ ,‬הצינורית הנימית והבלונית מלאים בנוזל בעל מקדם התפשטות‬ ‫נפחית גבוה )כספית או אלכוהול בעיקר(‪ .‬המערכת אטומה לחלוטין‪ ,‬וכדי למנוע קריאה‬ ‫שגויה עקב לחץ אדי נוזל )‪ (vapour pressure‬או הפרש גבהים בין השפופרת והמחוון‪,‬‬ ‫נתון הנוזל כולו בלחץ‪.‬‬ ‫‪ .2‬תרמומטר מלא בגז זהה מבחינת המבנה לתרמומטר מלא בנוזל‪ .‬המערכת מרוקנת‬ ‫מאוויר וממולאת בחנקן או הליום תחת לחץ‪.‬‬ ‫‪ .3‬תרמומטר מלא באדי נוזל דומה מבחינת מבנהו לתרמומטר נוזל וגז‪ .‬התרמומטר מרוקן‬ ‫מאוויר וממולא חלקית בנוזל נדיף כמו אלכוהול‪.‬‬ ‫)א( הסבר בעזרת שרטוט סכמתי את המבנה העקרוני של מד לחץ‪ ,‬שבו משמש "צינור בורדון"‬ ‫כחיישן‪) .‬ב( תאר את אופן פעולתו של מד‪-‬הלחץ‪) .‬ג( מהו ההבדל בין "לחץ מנומטרי" לבין "לחץ‬ ‫אבסולוטי"? ]קיץ ‪[2002‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.1989‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.1989‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫לחץ מנומטרי הוא הלחץ הנמדד מנקודת הלחץ הברומטרי )‪ 1.03 bar‬בגובה פני הים = ‪1‬‬ ‫אטמוספרה(‪ .‬לחץ אבסולוטי מביא בחשבון את הלחץ הברומטרי‪ ,‬והוא סכום הלחץ הברומטרי‬ ‫ועוד הלחץ המנומטרי‪.‬‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬מכשירי מדידה ומחוונים )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 2‬מתוך ‪6‬‬ ‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫ציין את שם מכשיר המדידה המתואר בכל אחד מהסעיפים א' ו‪-‬ב' והסבר בעזרת שרטוט חתך‬ ‫את מבנהו ואת אופן פעולתו‪) :‬א( מכשיר המודד את לחץ האוויר במכל של אוויר התנעה‪) .‬ב(‬ ‫מכשיר המודד את טמפרטורת גזי הפליטה של המנוע‪] .‬קיץ ‪[1999‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.1989‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.1991‬‬ ‫הסבר בעזרת שרטוט את פעולתו של מכשיר לקריאה מרחוק של רמת דלק במכלים‪] .‬קיץ ‪[1998‬‬ ‫המכשיר המתואר נקרא ‪ purge level gauge‬והוא דומה במבנהו לפניאומרקטור‪ .‬אוויר )או גז(‬ ‫מוזרם דרך שסתום בורר אל צינור מדידה בתוך המכל‪ ,‬שקצהו התחתון פתוח‪ .‬ספיקת האוויר‬ ‫המשתחרר מקצה הצינור נמוכה מאוד‪ ,‬כבועה אחת לשניה‪ .‬כדי שהאוויר יוכל לצאת מקצה צינור‬ ‫המדידה‪ ,‬עליו להתגבר על הלחץ ההידרוסטטי השורר בתחתית המכל‪ .‬הלחץ החוזר הפועל על‬ ‫האוויר ומורגש על ידי החיישן שווה ללחץ ההידרוסטטי‪ ,‬והוא מתורגם לתצוגה אנלוגית או דיגיטלית‬ ‫של נפח הנוזל במכל‪.‬‬ ‫הלחץ ההידרוסטטי )או העומד( משתנה בהתאם לגובה הנוזל במכל‪ ,‬והוא מחושב עפ"י הנוסחה‪:‬‬ ‫‪P=ρxgxh‬‬ ‫‪ = P‬לחץ הידרוסטטי ]‪[N/m2‬‬ ‫‪ = ρ‬משקל סגולי של הנוזל ]‪[N/m3‬‬ ‫‪ = g‬תאוצת הכובד ]‪[9.8 m/sec2‬‬ ‫‪ = h‬גובה הנוזל במכל ]‪[m‬‬ ‫מאחר שהלחץ ההידרוסטטי של הנוזל משתנה גם בהתאם למשקל הסגולי של הנוזל במכל‪ ,‬מכיילים‬ ‫את מד המפלס בהתאם‪.‬‬ ‫מד מפלס‬ ‫אספקת אוויר דחוס‬ ‫ניקוז לאטמוספרה‬ ‫מכל‬ ‫שרטוט סכמתי של מד מפלס נוזל פניאומטי‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬מכשירי מדידה ומחוונים )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 3‬מתוך ‪6‬‬ ‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫שרטט מערכת "פנאומרקטור" והסבר את תפקידה ואת פעולתה‪] .‬קיץ ‪[1997‬‬ ‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.1988‬‬ ‫הסבר‪ ,‬בעזרת שרטוט‪ ,‬את מבנהו ואת פעולתו של מד לחץ‪ .‬איזה מחלקיו בנוי בצורה אליפטית‪,‬‬ ‫ומדוע? ]קיץ ‪[1993‬‬ ‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.1989‬‬ ‫הסבר‪ ,‬בעזרת שרטוט‪ ,‬את מבנהו של אחד האבזרים הבאים‪) :‬א( מסנן לניקוי עצמי; )ב( מפריד‬ ‫מי שיפוליים; )ג( מד לחץ; )ד( שסתום הצערה‪] .‬קיץ ‪[1992‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.1989‬‬ ‫הסבר בעזרת שרטוט את המבנה והפעולה של מכשירי המדידה האלה‪) :‬א( מד לחץ )ב(‬ ‫פנאומרקטור )ג( פירומטר‪] .‬קיץ ‪[1991‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.1989‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.1988‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫פירומטר )‪ (pyrometer‬הוא מכשיר למדידת טמפרטורת גזי פליטה‪ .‬זהו למעשה צמד תרמי‪,‬‬ ‫הבנוי משני מוליכים מתכתיים שונים שקצותיהם מחוברים‪ .‬כאשר שתי נקודות החיבור של‬ ‫המוליכים נתונות בטמפרטורות שונות‪ ,‬אחת בטמפרטורה גבוהה והשניה בטמפרטורה נמוכה‪,‬‬ ‫זורם במעגל זרם חשמלי‪ .‬עוצמת המתח תלויה בהפרש הטמפרטורות בין שתי נקודות החיבור‬ ‫ובסוג המתכות מהן עשויים המוליכים‪ .‬מאחר שעוצמת המתח נמצאת ביחס כמעט ישר‬ ‫להפרש הטמפרטורות‪ ,‬מנצלים תופעה זו למדידת טמפרטורה‪ .‬מודדים את המתח באמצעות‬ ‫מיליוולטמטר ומתרגמים את הקריאה ליחידות טמפרטורה‪ .‬מדי טמפרטורה בעלי צמד‪-‬תרמי‬ ‫משמשים למדידת תחום רחב של טמפרטורות‪ ,‬מ‪ –2000C -‬עד ‪.+17000C‬‬ ‫מוליך א'‬ ‫נקודת חיבור‪,‬‬ ‫טמפרטורה‬ ‫נמוכה‬ ‫נקודת חיבור‪,‬‬ ‫טמפרטורה‬ ‫גבוהה‬ ‫‪mV‬‬ ‫מוליך ב'‬ ‫בידוד קירמי‬ ‫מוליך א'‬ ‫מד טמפרטורה‬ ‫שפופרת מתכת‬ ‫מוליך ב'‬ ‫שרטוט סכמתי של פירומטר צמד תרמי‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬מכשירי מדידה ומחוונים )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 4‬מתוך ‪6‬‬ ‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫הסבר‪ ,‬בעזרת שרטוט‪ ,‬את מבנהו של אחד האביזרים הבאים ואת פעולתו‪) :‬א( מסנן לניקוי‬ ‫עצמי‪) ,‬ב( מפריד מי שיפוליים‪) ,‬ג( מד לחץ‪) ,‬ד( שסתום הצערה‪] .‬קיץ ‪[1989‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫מד לחץ מסוג בורדון )‪ (Bourdon‬מורכב מצינורית בעלת שטח חתך אליפטי‪ ,‬המכופפת בצורת‬ ‫קשת של כ‪ .2700-‬קצה אחד של הצינורית מתחבר אל המכל או הצינור שאת לחצו הפנימי יש‬ ‫למדוד; הקצה השני של הצינורית אטום וחופשי‪ ,‬והוא קשור אל נגזרת משוננת ופיניון‪.‬‬ ‫כשהלחץ בתוך הצינורית גדל‪ ,‬משנה הצינורית את צורתה מחתך אובאלי לחתך מעגלי‪,‬‬ ‫וכתוצאה מכך מתיישרת וגורמת לקצה החופשי שלה לנוע‪ .‬תנועת הקצה החופשי מוגדלת‬ ‫ומתורגמת לתנועת המחוג‪ .‬הצינורית עשויה מסגסוגת נחושת או מפלדה בלתי מחלידה‬ ‫בהתאם ללחץ הנמדד ולסוג הנוזל או הגז‪ .‬יתר החלקים עשויים מברונזה או מפוספור ברונזה‪.‬‬ ‫‪A‬‬ ‫צינורית‬ ‫‪A‬‬ ‫פיניון‬ ‫נגזרת‬ ‫משוננת‬ ‫חתך ‪A-A‬‬ ‫זרוע‬ ‫שרטוט סכמתי של מד לחץ מסוג בורדון‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬מכשירי מדידה ומחוונים )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 5‬מתוך ‪6‬‬ ‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫הסבר בעזרת שרטוט את מבנהו ואת פעולתו של מכשיר המודד כמות דלק במכלים‪ .‬המכשיר‬ ‫ניתן לקריאה מרחוק‪] .‬קיץ ‪[1988‬‬ ‫מפלס הדלק‬ ‫מנומטר כספית‬ ‫ניקוז אוויר‬ ‫אוויר דחוס‬ ‫שסתום בורר‬ ‫שסתום בורר‬ ‫מכל ‪2‬‬ ‫מכל ‪1‬‬ ‫שרטוט סכמתי של פנאומרקטור‬ ‫המכשיר המתואר הוא פנאומרקטור )‪ ,(pneumercator‬מחוון פניאומטי למדידה מרחוק של קיבולת‬ ‫מכלי תחתית )‪ (double bottom tanks‬או מכלים עמוקים )‪ .(deep tanks‬זהו למעשה מנומטר‪ ,‬שבו‬ ‫הלחץ בתחתית עמוד הנוזל במכל מועבר באמצעות אוויר אל מכל הכספית במנומטר‪.‬‬ ‫בתחתית מכל הדלק‪ ,‬מעל מפלס המשקעים‪ ,‬מורכב פעמון‪ .‬צינור נחושת יוצא מן החלק העליון של‬ ‫הפעמון ונמתח מעלה אל תקרת חדר המכונות ומשם מטה אל עמדת הבקרה‪ .‬הקצה השני של הצינור‬ ‫מחובר אל מנומטר כספית דרך שסתום בורר‪ .‬תפקיד הלולאה הגבוהה של הצינור למנוע מעבר של‬ ‫נוזל מן המכל אל המחוון במקרה ששורר במכל לחץ יתר‪ .‬המחוון מצויד במלכודת למניעת בריחה של‬ ‫כספית במקרה של סתימה במערכת‪.‬‬ ‫כדי למדוד את קיבולת המכל‪ ,‬יש לרוקן קודם את הצינור מדלק ולמלאו באוויר דחוס‪ ,‬פעולה הנעשית‬ ‫באמצעות השסתום הבורר‪ .‬לחץ האוויר ישתחרר אל המכל‪ ,‬ועמוד הנוזל ילחץ על האוויר בצינור‬ ‫ויגרום להתרוממות עמוד הכספית במחוון‪ .‬מאחר שהלחץ בתחתית עמוד הנוזל במכל משתנה‬ ‫בהתאם לגובהו )כלומר בהתאם לקיבולת הדלק במכל(‪ ,‬ישתנה באותו יחס גם גובה עמוד הכספית‬ ‫במחוון‪ .‬את צינורית הכספית של המחוון מכיילים ביחידות נפח‪.‬‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות כללית ‪ /‬מכשירי מדידה ומחוונים )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 6‬מתוך ‪6‬‬