‫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