מערכת קירור מנוע : הנושא

‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫פתרון שאלות הבגרות במכונאות מנוע מן השנים ‪1985-2009‬‬
‫הנושא‪ :‬מערכת קירור מנוע‬
‫)א( שרטט באופן סכמתי מערכת מי‪-‬ים לקירור המנוע הראשי של האונייה וציין בסרטוטך את‬
‫שמות המרכיבים של המערכת‪) .‬ב( הסבר את אופן פעולתה של המערכת‪) .‬ג( כיצד ניתן להגן על‬
‫המערכת הזאת מפני שיתוך )קורוזיה(? ]קיץ ‪[2002‬‬
‫א‪.‬‬
‫שרטוט סכמתי של מערכת קירור מי‪-‬ים‬
‫שסתום בקרה תרמוסטטי‬
‫סניקה לים‬
‫מצנן‬
‫קירור‬
‫בוכנות‬
‫בקר‬
‫טמפרטורה‬
‫מצנן‬
‫שרוולים‬
‫וראשים‬
‫מצנן‬
‫אוויר‬
‫טעינה‬
‫מצנן שמן‬
‫מנוע‬
‫חיישן‬
‫טמפ'‬
‫יניקת מי‪-‬ים‬
‫גבוהה‬
‫משאבות‬
‫מי‪-‬ים‬
‫יניקת מי‪-‬ים נמוכה‬
‫יניקת מי‪-‬שיפוליים בחירום‬
‫ב‪.‬‬
‫פעולת המערכת‪ :‬שתי משאבות מי‪-‬ים חשמליות‪ ,‬שאחת מהן בפעולה והשניה במצב הכן‪ ,‬יונקות‬
‫מי‪-‬ים דרך כונס מי‪-‬ים‪ ,‬שסתום יניקת מי‪-‬ים ומסנן‪ .‬הן סונקות את מי הים במקביל לארבעת‬
‫המצננים ומהם חזרה לים דרך הדופן‪ .‬ביציאת מי הים מן המצננים מותקן שסתום בקרה‬
‫תרמוסטטי )תרמוסטט(‪ ,‬השומר על טמפרטורת מי‪-‬קירור יציבה‪ .‬המערכת מצוידת ביניקה‬
‫גבוהה )לשימוש במים רדודים או בנמל( וביניקה נמוכה )לשימוש בתנאי שיט רגילים(‪ .‬כמו כן‬
‫ניתן להשתמש במשאבות מי הים ליניקת מי שיפוליים בחירום במקרה של הצפה בחדר‬
‫המכונות‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫כדי להגן על המערכת מפני קורוזיה גלוונית במקומות בהם שתי מתכות שונות באות במגע עם‬
‫מי ים‪ ,‬מרכיבים אצבעות אבץ בצד מי הים במצננים‪ .‬כמו כן בונים את חלקי המערכת‪ ,‬היכן‬
‫שהדבר מתאפשר‪ ,‬מסגסוגות על בסיס נחושת‪.‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬מערכות קירור מנוע )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 1‬מתוך ‪6‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫באיור לשאלה מתוארת מערכת קירור של מנוע ראשי ומנוע עזר באונייה‪) .‬באיור מוצגים‬
‫שסתומים חיוניים בלבד‪) (.‬א( כיצד תכוון את טמפרטורת מי הקירור עבור מנוע העזר של‬
‫האונייה? )ב( האונייה מתכוננת לצאת להפלגה‪ ,‬ויש לחמם את המנוע הראשי באמצעות מי‬
‫הקירור‪ .‬כיצד תבצע זאת בלי לגרום נזק למנוע העזר? )ג( האונייה מפליגה‪ .‬תן דוגמה אחת‬
‫לאופן הפעולה של מערכת הקירור בעת ההפלגה‪] .‬קיץ ‪[?2000‬‬
‫הערות‪:‬‬
‫‪ .1‬הבוכנות במנוע הראשי מקוררות במים‪ .‬הטמפרטורה של מי הקירור לבוכנות חייבת‬
‫להיות נמוכה ב‪ 50c -‬מן הטמפרטורה של מי הקירור לצילינדרים‪.‬‬
‫‪ .2‬טמפרטורת מי הקירור למנוע העזר חייבת להיות גבוהה ב‪ 50c -‬מן הטמפרטורה של מי‬
‫הקירור לצילינדרים‪.‬‬
‫‪ .3‬לא ניתן לכוון את הטמפרטורה של מי הקירור בעזרת מי הים‪ .‬כיוון הטמפרטורה של מי‬
‫הקירור נעשה במערכת המים המתוקים‪.‬‬
‫‪ .4‬האונייה נמצאת זמן ממושך בנמל ורק מנועי העזר שלה פועלים‪ .‬האונייה מצוידת‬
‫במערכת קירור כמו זו המתוארת באיור‪.‬‬
‫א‪.‬‬
‫כיוון טמפרטורת מי הקירור של מנוע העזר נעשה על ידי פתיחה חלקית של שסתומים מס' ‪ 4‬ו‪5-‬‬
‫וקביעת כמות מי הקירור המתוקים שתעבור דרך מצנן העזר ‪ .D‬בזמן פעולת מנוע העזר שסתום‬
‫מס' ‪ 1‬פתוח‪ ,‬ושסתומים ‪ 3 ,2‬ו‪ 6-‬סגורים‪ .‬משאבת העזר ‪ F‬בפעולה ומשאבת הקירור הראשית‬
‫‪ E‬מודממת‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫חימום המנוע הראשי נעשה באמצעות מי הקירור החמים של מנוע העזר‪ .‬משאבת העזר ‪F‬‬
‫בפעולה ומשאבת הקירור הראשית ‪ E‬מודממת‪ .‬פותחים את שסתום מס' ‪ ,6‬ומווסתים את כמות‬
‫המים שתעבור לקירור הצילינדרים על ידי שסתום מס' ‪ 9‬ולקירור הבוכנות על ידי שסתום מס' ‪.7‬‬
‫כדי למנוע ירידת טמפרטורת מי הקירור של מנוע העזר מתחת טמפרטורת מי הקירור‬
‫לצילינדרים‪ ,‬מווסתים את כמות המים שתעבור דרך מצנן העזר על ידי פתיחה נוספת של‬
‫שסתום מס' ‪) 5‬העוקף את המצנן( וסגירה חלקית של שסתום מס' ‪ .4‬שסתומים ‪ 3 ,2‬ו‪8-‬‬
‫סגורים‪.‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬מערכות קירור מנוע )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 2‬מתוך ‪6‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫ג‪.‬‬
‫בשעת הפלגה מופרדת מערכת הקירור של המנוע הראשי מזו של מנוע העזר על ידי סגירת‬
‫שסתומים ‪ 3‬ו‪ .6-‬המשאבה הראשית ‪ E‬בפעולה‪.‬‬
‫הסבר כיצד מכוונים את הלחץ ואת הטמפרטורה של הנוזלים הבאים במנוע של אונייה‪) :‬א( שמן‬
‫הסיכה )ב( מי הקירור )ג( דלק‪] .‬קיץ ‪[1999‬‬
‫ד‪.‬‬
‫למשאבות הקירור של המנוע אין סידור מיוחד לכיוון לחץ הסניקה כמו‪ ,‬למשל במערכת שמן‬
‫סיכה‪ .‬במערכת הקירור ספיקת המים חשובה‪ ,‬כלומר נפח המים הזורמים דרך המנוע ביחידת‬
‫זמן‪ .‬ניתן לסגור חלקית את שסתום הסניקה של משאבת הקירור הצנטריפוגלית‪ ,‬הלחץ יעלה אך‬
‫הספיקה תרד‪.‬‬
‫כיוון טמפרטורת מי הקירור נעשה באמצעות שסתום בקרה תלת‪-‬דרכי )תרמוסטט(‪ ,‬השולט על‬
‫כמות המים שתעבור דרך המצנן‪ .‬אם המים קרים מדי‪ ,‬פותח השסתום מעבר לקו עוקף מצנן‪.‬‬
‫מחליף חום‬
‫שסתום בקרה‬
‫תלת‪-‬דרכי‬
‫)תרמוסטט(‬
‫כיוון הטמפרטורה של מי הקירור‬
‫הסבר כיצד מבצעים כל אחת מהפעולות הבאות‪) :‬א( הורדת ספיקת הקיטור בדוד גזי פליטה‬
‫)שיטה אחת(‪) .‬ב( הפסקת פעולת צילינדר אחד בלבד במנוע דיזל ימי‪) .‬ג( העלאת לחץ שמן‬
‫במנוע‪) .‬ד( הורדת טמפרטורת מי הקירור של המנוע‪] .‬קיץ ‪[1997‬‬
‫ד‪.‬‬
‫הורדת טמפרטורת מי הקירור של המנוע נעשית על ידי כיוון התרמוסטט )שסתום בקרת‬
‫טמפרטורה אוטומטי(‪ ,‬המורכב על הקו העוקף את המצנן‪ .‬במערכות בעלות ויסות ידני‪ ,‬סוגרים‬
‫חלקית את השסתום על הקו העוקף את המצנן‪ ,‬כדי להגדיל את כמות המים החמים שתעבור‬
‫דרכו‪.‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬מערכות קירור מנוע )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 3‬מתוך ‪6‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫הסבר בעזרת מתווים את המערכות של מנוע דיזל ימי ראשי האלה‪) :‬א( מערכת קירור‪) .‬ב(‬
‫מערכת שימון‪] .‬קיץ ‪[1991‬‬
‫מכל התפשטות‬
‫ניקוזי אוויר‬
‫סעפת יציאת מים מהראשים‬
‫מסלק אוויר‬
‫סעפת כניסת מים‬
‫לשרוולי הצילינדרים‬
‫קו‬
‫פיצוי‬
‫תרמוסטט )‪(800C‬‬
‫משאבות מי‪-‬קירור‬
‫מחמם מוקדם‬
‫מערכת קירור מים מתוקים‬
‫מצנן מים מתוקים‬
‫א‪.‬‬
‫מערכת קירור המנוע מספקת מים מתוקים לקירור שרוולי הצילינדרים‪ ,‬ראשי הצילינדרים‪,‬‬
‫שסתומי הפליטה ומטעני הטורבו‪ .‬זוהי מערכת סגורה‪ ,‬המצוידת בשתי משאבות צנטריפוגליות‪,‬‬
‫שאחת מהן בפעולה והשניה במצב הכן‪ .‬מים חמים היוצאים מן המנוע זורמים דרך מצנן אל‬
‫יניקת המשאבות ומשם למנוע‪ .‬מעל המנוע מותקן מכל התפשטות‪ ,‬המשמש כמכל פיצוי ואליו‬
‫מתנקזים אדים ובועות אוויר מן המערכת‪.‬‬
‫המים נכנסים לחלק התחתון של השרוולים‪ ,‬ולאחר קירורם עולים לקירור ראשי הצילינדרים‬
‫ושסתום הפליטה‪ .‬חלק מן המים מופנים לקירור טורבינת גזי הפליטה‪ .‬על קו יציאת המים מן‬
‫המנוע מורכב מסלק אוויר )‪ ,(deaerator‬המנקז בועות אוויר ואדים למכל ההתפשטות‪ .‬ניקוזי‬
‫אוויר ואדים נוספים מצויים בראשי הצילינדרים‪ ,‬מטעני הטורבו ובמצנן המים המתוקים‪.‬‬
‫מחמם‪ ,‬לחימום מוקדם של המנוע לפני ההתנעה‪ ,‬מותקן במקביל לקו כניסת המים למנוע‪.‬‬
‫שסתום בקרה תלת‪-‬דרכי )תרמוסטט( מווסת את טמפרטורת המים המתוקים העוברים במצנן‪.‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬מערכות קירור מנוע )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 4‬מתוך ‪6‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫הסבר בעזרת תרשים את מבנהו ואת פעולתו של מאדה ואקום המשולב במערכות הקירור של‬
‫המנוע הראשי‪] .‬קיץ ‪[1991‬‬
‫מעבה‬
‫לוחות‬
‫אספקת מי‪-‬ים‬
‫רשת או מחיצה‬
‫לחסימת טיפות‬
‫מאדה‬
‫לוחות‬
‫מי‪-‬קירור חמים‬
‫ממנוע העזר או‬
‫המנוע הראשי‬
‫משאבת מים‬
‫מומתקים‬
‫אג'קטור לשאיבת מלחים‬
‫חיישן‬
‫סניקה לים‬
‫מד מליחות‬
‫אג'קטור ליצירת ואקום‬
‫שסתום תלת‪-‬דרכי‬
‫חשמלי‬
‫משאבת מי‪-‬ים‬
‫לשיפוליים‬
‫למכלי מים‬
‫מתוקים‬
‫ממתיק מי‪-‬ים )‪(Fresh water generator‬‬
‫המתקן משמש להמתקת מי‪-‬ים‪ ,‬ופועל על העיקרון של הרתחת מי‪-‬ים ועיבוי האדים‪ .‬בתהליך‬
‫ההרתחה נפרדים מרבית המלחים מן המים ושוקעים‪ .‬על ידי יצירת ואקום בתוך מתקן ההמתקה‪,‬‬
‫ניתן להרתיחם בטמפרטורה נמוכה מ‪ .1000C-‬תופעה זו מאפשרת להשתמש במי הקירור החמים של‬
‫המנוע )‪ 700C‬לערך(‪ ,‬היוצאים מהשרוולים וראשי הצילינדרים‪ ,‬לחימום מי הים ואידוים במחליף חום‬
‫לוחות בחלקו התחתון של המתקן‪ .‬משאבת מי‪-‬ים מספקת מי‪-‬ים לשני אג'קטורים )צינורות ונטורי(‪,‬‬
‫שאחד מהם שואב את המלחים השוקעים בתחתית המזקק‪ ,‬והשני שואב את האוויר מחלקו העליון‬
‫של המזקק ועל ידי כך יוצר ואקום קבוע‪ .‬בנוסף לזאת מספקת אותה משאבה מי‪-‬ים להמתקה דרך‬
‫שסתום והצערה‪ ,‬באמצעותם ניתן לשלוט על ספיקת המתקן‪ .‬מי הים שהתאדו במאדה עולים מעלה‬
‫דרך רשת פלסטיק צפופה או מחיצת הפרדה )‪ ,(demister‬החוסמת מעבר של טיפות מי‪-‬ים שהוסעו‬
‫יחד עם האדים‪ .‬במעבה מקוררים האדים באמצעות מי‪-‬ים קרים‪ ,‬מתעבים ונשאבים על ידי משאבת‬
‫מים מתוקים‪ .‬בסניקת משאבת המים המתוקים מורכב מד‪-‬מליחות )‪ ,(salinometer‬השולט על‬
‫שסתום תלת‪-‬דרכי חשמלי‪ .‬אם המים ראוים לשתיה‪ ,‬מפנה השסתום את המים למכלים‪ ,‬ואם אינם‬
‫ראויים לשימוש‪ ,‬הוא מפנה אותם לשיפוליים‪.‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬מערכות קירור מנוע )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 5‬מתוך ‪6‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫הסבר את המונחים הבאים ואת סיבתם‪) :‬א( קירור אוויר שטיפה‪) ,‬ב( טעינת יתר‪) ,‬ג( חימום‬
‫מוקדם של הדלק‪) ,‬ד( חפיפת שסתומים‪) ,‬ה( חפיפת שסתומי התנעה‪) ,‬ו( חימום מוקדם של‬
‫המנוע‪] .‬קיץ ‪[1990‬‬
‫ו‪.‬‬
‫חימום מוקדם של המנוע פירושו חימום מי הקירור המתוקים שלו‪ .‬כדי להקל על ההתנעה‬
‫ולהקטין את המאמצים התרמיים על שרוול הצילינדר עקב הפרשי טמפרטורות קיצוניים בתחילת‬
‫עבודת המנוע‪ ,‬מחוממים מי הקירור בהדרגה לטמפרטורה של ‪ 600C‬לפחות‪ .‬על ידי חימום‬
‫השרוולים‪ ,‬ראשי הצילינדרים ומטען הטורבו מקרבים יותר את הטמפרטורה שלהם לטמפרטורת‬
‫העבודה‪ .‬זאת ועוד‪ ,‬כאשר המנוע קר קשה יותר להתניעו‪ ,‬משום שחום האוויר הדחוס נפסד‬
‫במהירות לדופן שרוול הצילינדר בשל הפרש הטמפרטורות הגדול ביניהם‪.‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬מערכות קירור מנוע )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 6‬מתוך ‪6‬‬