והגנות על המנוע בטיחות : הנושא

‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע )‪(1985-2009‬‬
‫הנושא‪ :‬בטיחות והגנות על המנוע‬
‫)א( שרטט אמצעי לשחרור לחץ יתר באגן גל הארכובה של מנוע דיזל ימי‪) .‬ב( מה חשיבותו של‬
‫אביזר זה? )ג( נניח שכתוצאה של תחזוקה לקויה של אביזר זה‪ ,‬ההתנגדות לתנועה הצירית‬
‫גבוהה ואיננה מאפשרת סגירה מהירה ומלאה של השסתום‪ .‬מהיא הסכנה במקרה של פעולת‬
‫השסתום הפגום במקרה של לחץ יתר בחלל הארכובה? ]חורף ‪ ,2009‬דומה לקיץ ‪ ,1993‬וראו גם‬
‫קיץ ‪[2001‬‬
‫א‪.‬‬
‫שרטוט סכמתי של שסתום שחרור לחץ יתר בבית גל הארכובה‪:‬‬
‫הצד הפנימי של בית גל‬
‫הארכובה‬
‫קפיץ‬
‫דיסקת השסתום‬
‫רשת פלדה‪ ,‬משמשת‬
‫כבולם להבה‬
‫דפלקטור‬
‫טבעת אטימה‬
‫שרטוט סכמתי בחתך של שסתום ביטחון בבית גל הארכובה‬
‫ב‪.‬‬
‫זהו שסתום ביטחון חד‪-‬כיווני‪ ,‬המגן על המנוע כאשר מתרחשת התפוצצות בבית גל הארכובה‪.‬‬
‫השסתום נפתח בלחץ נמוך מאוד )מקסימום ‪ ,(1.2 bar‬והוא משחרר לאטמוספרה את לחץ‬
‫הגזים הנוצר בהתפוצצות הראשונה‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫מאחר שגל הלחץ המשתחרר דרך השסתום אל מחוץ למנוע נע במהירות עצומה‪ ,‬הוא יוצר‬
‫מאחוריו תת‪-‬לחץ‪ .‬אם השסתום לא ייסגר מיד לאחר שחרור הלחץ הראשוני‪ ,‬יישאב דרכו‬
‫לתוך המנוע אוויר טרי‪ ,‬שיגרום להתפוצצות שנייה והרסנית יותר‪ .‬לכן דיסקת שסתום מיוצרת‬
‫בדרך כלל מסגסוגת אלומיניום‪ ,‬כדי להקטין את משקלה ולהאיץ את סגירתה‪ ,‬והיא אינה‬
‫מצוידת בכוש כדי למנוע את המצב המסוכן בו תיתקע במצב פתוח‪.‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬בטיחות והגנות על המנוע )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 1‬מתוך ‪9‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫במנועים ראשיים קיימים אמצעי בטיחות‪ ,‬אתראות והגנות שונות המיועדות להגן על המנוע וצוות‬
‫העובדים‪ .‬פרט את סוגי ההתראות )אזעקות( המשויכות למנוע הראשי ומערכות העזר הקשורות‬
‫ישירות לתפעול המנוע הראשי בלבד‪ .‬פרט את ההתראות‪) :‬א( המפעילות אזעקה אור קולית‬
‫בלבד; )ב( אתראות הגורמות להפעלת הממסר להורדת המהירות והעומס על המנוע? )ג( פרט‬
‫את ההתראות שיפעילו את הממסר לעצירת המנוע‪ ,‬עצירה מיידית או מושהית‪ .‬שים לב‪ :‬חלק‬
‫מנקודות הביקורת יפעילו בתחילה אתראה בלבד ועם החמרה נוספת במצב יפעילו ממסר‬
‫להורדת מהירות ובמקרים מסוימים‪ ,‬החמרה נוספת תגרום לעצירת המנוע‪ .‬עזרה‪ :‬החלוקה היא‬
‫הגיונית לפי החומרה‪ ,‬הסכנה וגודל הנזק העלול להיגרם‪] .‬קיץ ‪[2008‬‬
‫מד אדי שמן )‪ (oil mist detector‬במנוע‪ ,‬הסבר בפשטות את עיקרון הפעולה – מה המכשיר‬
‫מודד ומה תפקידו? ]קיץ ‪[2007‬‬
‫תפקיד גלאי ערפל שמן למנוע התפוצצות בבית גל הארכובה‪ .‬הוא בודק באופן רצוף דגימות אוויר‬
‫הנשאבות מבית גל הארכובה‪ ,‬ומפעיל אזעקה אם נוצר בתוכו ערפל שמן שהריכוז שלו נמוך בהרבה‬
‫מזה העלול לגרום להתפוצצות‪ .‬ערפל שמן הוא אוויר המכיל טיפות זעירות של שמן‪.‬‬
‫עיקרון הפעולה הכללי של גלאי ערפל הוא שיגור קרן אור דרך דגימת אוויר מבית גל הארכובה‪ ,‬אשר‬
‫המעבר שלה יופרע אם נמצא בה ריכוז גדול של טיפות שמן זעירות‪.‬‬
‫קיימים שני סוגים עיקריים של גלאי ערפל‪:‬‬
‫‪ (1‬גלאי ערפול או איפול‬
‫‪ (2‬גלאי פיזור או התפזרות‬
‫בסוג הראשון שולחת נורה ברציפות קרן אור אל תא פוטו‪-‬אלקטרי‪ .‬פגיעת הקרן בתא מייצרת זרם‬
‫חשמלי חלש‪ ,‬שעוצמתו תלויה בעוצמת האור המצליח לעבור דרך הדגימה‪ .‬אם ריכוז טיפות השמן‬
‫בדגימה גבוה‪ ,‬יפריעו הטיפות לקרן האור לעבור‪ ,‬עוצמת הזרם החשמלי שתיוצר בתא הפוטו‪-‬אלקטרי‬
‫תקטן ובערך מסוים שכוון מראש תופעל התרעה‪.‬‬
‫הגלאי מן הסוג השני פועל על פי העיקרון‪ ,‬שכל גוף או חומר גורם לפיזור אור הפוגע בו‪ ,‬בין שהוא‬
‫מחזיר אותו ובין שהוא שובר אותו‪ .‬משדר ‪ LED‬מקרין אלומת אור דרך דגימת אוויר הנשאבת‬
‫ברציפות מבית גל הארכובה‪ .‬טיפות השמן באוויר מפזרות את האור‪ ,‬והוא נקלט ע"י מקלט מדידה‪,‬‬
‫המורכב בזווית ‪ 900‬למקור האור‪ .‬ככל שריכוז הטיפות באוויר גדול יותר‪ ,‬עוצמת האור הנקלטת גדולה‬
‫יותר‪ ,‬ובערך מסוים שכוון מראש תופעל התרעה‪.‬‬
‫במקרה של אזעקה מסוג זה‪ :‬מד אדי שמן )‪) .(oil mist detector‬א( באלו אמצעי זהירות יש‬
‫לנקוט בטיפול במקרה מסוג זה? )ב( תאר את הבדיקות שיש לערוך‪] .‬קיץ ‪[2007‬‬
‫א‪.‬‬
‫הפעולות שיש לנקוט במקרה של התרעת ערפל שמן בבית גל הארכובה‪:‬‬
‫‪ .1‬הורדת מהירות הסיבוב של המנוע‪.‬‬
‫‪ .2‬דיווח לגשר וקבלת רשות להדממת המנוע‪.‬‬
‫‪ .3‬הדממת המנוע ושילוב מתקן הסיבוב )‪ ,(turning gear‬כדי למנוע מגל הארכובה‬
‫להסתובב‪.‬‬
‫‪ .4‬הדממת משאבות הדלק והמפוחים החשמליים של מערכת אוויר טעינה‪.‬‬
‫‪ .5‬פינוי חדר המכונות מאנשים‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫הבדיקות שיש לערוך לאחר הדממת המנוע‪:‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬בטיחות והגנות על המנוע )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 2‬מתוך ‪9‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫‪ .1‬הכניסה חזרה לחדר המכונות מותרת ‪ 20‬דקות לפחות לאחר הדממת המנוע‪.‬‬
‫‪ .2‬הדממת משאבות שמן הסיכה )החשמליות( ופתיחת דלתות בית גל הארכובה‪.‬‬
‫‪ .3‬בדיקת כל המסבים והחלקים הנעים לגילוי הנקודה החמה‪ ,‬כולל מסב הדחף הפנימי‪.‬‬
‫‪ .4‬אם נתגלה מסב חם יתר על המידה‪ ,‬יש לפרקו לשם בדיקה‪.‬‬
‫‪ .5‬גורמים נוספים יכולים להיות‪) :‬א( דליפת גזי שריפה מאטם מוט הבוכנה‪) .‬ב( כמות‬
‫גדולה של מים בשמן הסיכה‪.‬‬
‫‪ .6‬יש לבדוק אם כל הטמפרטורות והלחצים של המנוע היו תקינים לפני שהתקבלה‬
‫ההתרעה על ערפל שמן‪.‬‬
‫‪ .7‬הפעלת משאבות שמן הסיכה וסיבוב המנוע באמצעות מתקן הסיבוב‪.‬‬
‫‪ .8‬בדיקה שיוצא שמן מכל המסבים ומתזי השמן של גלגלי השיניים ו‪/‬או השרשרת להנעת‬
‫גל הפיקות‪.‬‬
‫‪ .9‬סגירת דלתות בית גל הארכובה והתנעת המנוע‪.‬‬
‫‪ .10‬הפעלת המנוע למשך ‪ 15‬דקות במהירות איטית‪.‬‬
‫‪ .11‬הדממת המנוע ובדיקה חוזרת של כל המסבים‪.‬‬
‫‪ .12‬יש לבצע בדיקה חוזרת של המסבים ‪ 15‬דקות לאחר שהמנוע הופעל בעומס מלא‪.‬‬
‫הסבר בקצרה את התופעה של התפוצצות בחלל הארכובה במנוע דיזל גדול ואת התנאים‬
‫ההכרחיים להתרחשות התופעה‪ .‬פרט גם את הנושאים הבאים‪) :‬א( הסכנה ותוצאות התפוצצות‬
‫שכזו‪) .‬ב( מהם אמצעי הבטיחות המותקנים במנוע‪ ,‬בכדי למנוע או למזער את הסכנה‬
‫שבהתפוצצות שכזו‪) .‬אמצעים ועקרונות בלבד‪ ,‬ללא שרטוטים(‪) .‬ג( במקרה של חשד שהתנאים‬
‫בשלים לקראת התפוצצות‪ ,‬מהן הפעולות המיידיות‪ ,‬הבדיקות ואמצעי הזהירות שיש לנקוט?‬
‫]קיץ ‪[2006‬‬
‫א‪.‬‬
‫הסבר כללי‪ :‬התפוצצות בבית גל הארכובה של מנוע מתרחשת כאשר תערובת של אוויר‬
‫וטיפות שמן זעירות בבית גל הארכובה מתלקחת עקב מגע במקור חום )"נקודה חמה"(‪.‬‬
‫הגורמים האפשריים להיווצרות "נקודה חמה" במנועי ראש‪-‬צלב‪ :‬התחממות יתרה של מסב‬
‫)ראשי‪ ,‬טלטל תחתון‪ ,‬ראש הצלב‪ ,‬מובילים וזחלנים(‪ ,‬התחממות נקודתית באטם מוט הבוכנה‬
‫או בשרשרת הנעת גל הפיקות‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫סכנות‪ :‬ההתפוצצות הראשונה עלולה לגרום נזקים חמורים למנוע ולפציעה או להרג אנשים‬
‫הנמצאים סמוך למנוע‪ .‬ההתפוצצות השניה עלולה לגרום גם לשריפות ליד המנוע‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫אמצעים הבטיחות המותקנים במנוע‪:‬‬
‫‪ .1‬גלאי ערפל שמן‪ ,‬המותקן בבית גל הארכובה‪ ,‬ומתריע על נוכחות ערפל שמן‪ ,‬שריכוזו‬
‫נמוך בהרבה מזה העלול לגרום להתפוצצות‪ .‬קיימים שני סוגים עיקריים‪) :‬א( גלאי איפול‬
‫)עם תא פוטו‪-‬אלקטרי(; )ב( גלאי פיזור אור‪ .‬העיקרון הכללי של שני הסוגים הוא שיגור‬
‫קרן אור דרך דגימת אוויר מבית גל הארכובה‪ ,‬אשר מעברה יופרע אם נמצא בה ריכוז‬
‫גדול של טיפות שמן זעירות‪ .‬בסוג הראשון קרן האור פוגעת בתא פוטו‪-‬אלקטרי ומייצרת‬
‫זרם חשמלי חלש‪ ,‬שעוצמתו תלויה בעוצמת האור המצליח לעבור דרך הדגימה‪ .‬בסוג‬
‫השני נשברת קרן האור כשהיא נתקלת בטיפות שמן‪ ,‬וחיישן מודד את עוצמת קרני האור‬
‫שהתפזרו‪.‬‬
‫‪ .2‬שסתומי הקלת לחץ‪ .‬אלה הם שסתומים חד‪-‬כיווניים‪ ,‬המאפשרים שחרור הגזים בלחץ‬
‫גבוה הנוצרים בהתפוצצות הראשונה ומונעים שאיבת אוויר חדש פנימה שתגרום‬
‫להתפוצצות שניה‪.‬‬
‫‪ .3‬מערכת כיבוי אש בגז אינרטי בתוך בית גל הארכובה‪.‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬בטיחות והגנות על המנוע )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 3‬מתוך ‪9‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫ד‪.‬‬
‫הפעולות שיש לנקוט במקרה של חשד שהתנאים בשלים להתפוצצות‪:‬‬
‫‪ .1‬הורדת מהירות הסיבוב של המנוע‪.‬‬
‫‪ .2‬דיווח לגשר וקבלת רשות להדממת המנוע‪.‬‬
‫‪ .3‬הדממת המנוע ושילוב מתקן הסיבוב )‪ ,(turning gear‬כדי למנוע מגל הארכובה‬
‫להסתובב‪.‬‬
‫‪ .4‬הדממת משאבות הדלק והמפוחים החשמליים של מערכת אוויר טעינה‪.‬‬
‫‪ .5‬פינוי חדר המכונות מאנשים‪.‬‬
‫‪ .6‬הכניסה חזרה לחדר המכונות מותרת ‪ 20‬דקות לפחות לאחר הדממת המנוע‪.‬‬
‫‪ .7‬הדממת משאבות שמן הסיכה )החשמליות( ופתיחת דלתות בית גל הארכובה‪.‬‬
‫‪ .8‬איתור הגורם להיווצרות הנקודה החמה ותיקונו‪.‬‬
‫על פי הוראות הבטיחות‪ ,‬כאשר מבצעים עבודות תחזוקה על המנוע הראשי‪ ,‬בלב ים‪ ,‬ממסרת‬
‫הסיבוב החשמלי )‪ ,(turning gear‬חייבת להיות משולבת‪ ,‬במקום הממסרה הקבועה‪) .‬א( מדוע‬
‫דורשות זאת הוראות הבטיחות? )ב( מהו המבנה העקרוני של ממסרת הסיבוב החשמלית? )ג(‬
‫אניות מסוימות מצוידות‪ ,‬בנוסף לממסרת הסיבוב החשמלית‪ ,‬גם בתשלובת גלגלי שיניים‬
‫)‪ ,(reduction gear‬שנועדה להפחית את מהירות הסיבוב המועברת מן המנוע‪ .‬האם גם באניות‬
‫אלה יש לשלב את ממסרת הסיבוב החשמלית בעת ביצוע עבודות התחזוקה על המנוע הראשי‪,‬‬
‫בלב ים? נמק את תשובתך‪] .‬קיץ ‪[2005‬‬
‫א‪.‬‬
‫במנועים ראשיים איטיים‪ ,‬מסוג ראש צלב‪ ,‬המדחף מחובר ישירות לגל הארכובה‪ .‬כאשר המנוע‬
‫מודמם והאנייה בלב ים‪ ,‬המדחף עלול להסתובב ולסובב את גל הארכובה עקב התקדמות‬
‫האנייה בכוח הרוח או הזרם או כתוצאה מתנודות האנייה במים גם כשהיא עוגנת‪ .‬מצב זהה‬
‫עלול לקרות גם ליד הרציף‪ ,‬כתוצאה מהשובל שיוצרת אנייה אחרת החולפת במקום‪.‬‬
‫בכל פעם שמפרקים או בודקים את החלקים הפנימיים של המנוע חייבים לשלב את ממסרת‬
‫הסיבוב החשמלית‪ .‬כך מבטיחים שגל הארכובה והחלקים הנעים האחרים לא יזוזו ללא בקרה‬
‫ויגרמו לפציעת העובדים‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ממסרת הסיבוב החשמלית בנויה ממנוע חשמלי‪ ,‬מתמסורת חלזונית ומפיניון המשתלב‬
‫בשיניים שעל גלגל התנופה‪ .‬את הפיניון משלבים בצורה ידנית ואחר כך נועלים ומאבטחים את‬
‫ידית השילוב‪ .‬הפעלת המנוע החשמלי נעשית מן המקום‪ ,‬על ידי לוח הפעלה נייד המחובר‬
‫בכבל מאריך למנוע החשמלי‪ .‬כאשר הממסרה משולבת‪ ,‬נדלקת נורית אתראה בחדר הבקרה‬
‫ומופעלים חשמלית מנגנוני אבטחה )‪ ,(interlocks‬המונעים כל אפשרות של התנעת המנוע או‬
‫סיבובו באוויר דחוס‪ .‬אמצעי בטיחות נוספים הננקטים לאחר שילוב הממסרה הם ניתוק‬
‫אספקת האוויר למערכת ההתנעה של המנוע ותליית שלטי אזהרה בחדר הבקרה ועל המנוע‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫באוניות בהן מהירות המנוע הראשי היא בינונית )‪ (500-1000 rpm‬מורכבת תיבת תמסורת‬
‫להפחתת מהירות הסיבוב של המדחף ולהפיכת כיוון הסיבוב שלו ) ‪reverse and reduction‬‬
‫‪ .(gearbox‬התנועה מגל הארכובה אל תמסורת גלגלי השיניים מועברת באמצעות מצמד‬
‫הידראולי‪ ,‬המקבל אספקת שמן להפעלתו רק שהמנוע פועל‪ .‬לכאורה‪ ,‬לא קיימת סכנה‬
‫שסיבוב המדחף יגרום לסיבוב גל הארכובה‪ ,‬משום שבמצב מודמם המצמד ההידראולי ריק‬
‫משמן‪ .‬אך כדי למנוע כל אפשרות של תזוזת גל הארכובה והחלקים הקשורים אליו‪ ,‬משלבים‬
‫את ממסרת הסיבוב החשמלית כמתואר בסעיף ב' לעיל‪.‬‬
‫)א( מהו האמצעי המסמן שפרצה שריפה בחלל של מאסף אוויר השטיפה? על פי אלו סימנים‬
‫תוודא שאמנם השריפה מתרחשת? )ב( אלו פעולות תנקוט לכיבוי השריפה? )ג( ציין שלוש‬
‫בדיקות שיהיה עליך לבצע לאחר כיבוי השריפה‪] .‬קיץ ‪[2004‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬בטיחות והגנות על המנוע )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 4‬מתוך ‪9‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫א‪.‬‬
‫סימנים להתלקחות שריפה במאסף אוויר‪:‬‬
‫‪0‬‬
‫‪ .1‬התראת טמפרטורת אוויר גבוהה במאסף )‪.(120 C‬‬
‫‪ .2‬עלייה ניכרת של טמפרטורת גזי השריפה של הצילינדר‪ ,‬כתוצאה מאספקת אוויר שטיפה‬
‫חם‪.‬‬
‫‪ .3‬ירידה בסיבובי המנוע והספקו עקב מחסור באוויר נקי‪.‬‬
‫‪ .4‬עשן בחדר המכונות‪ ,‬הנפלט דרך מסנן היניקה של מטען הטורבו‪.‬‬
‫‪ .5‬עשן שחור וניצוצות הנפלטים מן הארובה‪.‬‬
‫‪ .6‬דופן המאסף חמה‪ ,‬ובמקרים חמורים הצבע עליה מתקלף‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫פעולות שיש לנקוט לכיבוי השריפה‪:‬‬
‫‪ .1‬הורדת סיבובי המנוע למינימום‪.‬‬
‫‪ .2‬נטרול משאבת ההזרקה של הצילינדר שבמאסף שלו מתרחשת השריפה‪.‬‬
‫‪ .3‬הגדלת כמות שמן הסיכה לצילינדר הפגוע‪ ,‬כדי למנוע היתפסותו‪.‬‬
‫‪ .4‬סגירת כל הניקוזים מן המאסף‪ ,‬כדי למנוע יציאת ניצוצות או נזילת שמן בוער לחדר‬
‫המכונות‪.‬‬
‫‪ .5‬הפעלת הצילינדר הפגוע בעומס נמוך‪ ,‬עד שתהיה אפשרות להדמים את המנוע ולבדוק‬
‫את הסיבה‪.‬‬
‫‪ .6‬אם השריפה גדולה וישנה סכנה שתגרום להתפוצצות בבית גל הארכובה‪ ,‬יש להדמים‬
‫את המנוע לאחר קבלת אישור מהגשר‪.‬‬
‫‪ .7‬ממשיכים להפעיל את משאבות הקירור של המנוע‪.‬‬
‫‪ .8‬מפעילים את מתקן הסיבוב של המנוע‪.‬‬
‫‪ .9‬מפעילים את מערכת כיבוי אש בגז אינרטי )פחמן דו‪-‬חמצני(‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫בדיקות שיש לבצע לאחר כיבוי השריפה‪:‬‬
‫‪ .1‬איתור הגורם לשריפה‪.‬‬
‫‪ .2‬בדיקה לגילוי נזקים שנגרמו עקב השריפה‪.‬‬
‫)א( הסבר מדוע מסוכן לבצע בדיקת לחץ של מרססי דלק של מנוע דיזל‪) .‬ב( ציין שתי סכנות‬
‫לגוף האדם הכרוכות בבדיקה כזו‪) .‬ג( ציין שני אמצעי בטיחות שיש לנקוט לפני ביצוע בדיקה כזו‪.‬‬
‫]קיץ ‪[2003‬‬
‫א‪.‬‬
‫הסכנה העיקרית הכרוכה בבדיקת מרססי דלק קשורה בלחצי העבודה הגבוהים‪ .‬לחץ‬
‫ההזרקה נע בין ‪ 200 bar‬במנועים קטנים ומהירים ועד ‪ 500 bar‬ויותר במנועים בעלי מהירות‬
‫בינונית ואיטיים‪ .‬סכנה נוספת היא אפשרות התלקחות טיפות הדלק הזעירות במגע עם מקור‬
‫חום‪ .‬שטח הפנים של הטיפות קטן‪ ,‬ולכן הן קולטות חום במהירות ועלולות להתלקח בקלות‬
‫ולחולל התפוצצות‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫אמנם לחץ הדלק נופל מיד עם ריסוסו לאוויר האטמוספרי‪ ,‬אך מהירות התנועה של טיפות‬
‫הדלק גבוהה מאוד‪ ,‬והן מסוגלות לחדור את רקמת העור או לפגוע בעיניים‪ .‬משום כך יש‬
‫להרכיב משקפי מגן וללבוש בגדי מגן בעת בדיקה וכיוון הלחץ‪ ,‬ואסור להניח את כף היד‬
‫מתחת לסילון הדלק‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫שני צעדי בטיחות שיש לנקוט לפני הבדיקה הם )א( שימוש בציוד וביגוד מגן; )ב( הרחקת כל‬
‫מקור חום שעלול לגרום להתלקחות הדלק ואוורור נאות של מקום הבדיקה‪.‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬בטיחות והגנות על המנוע )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 5‬מתוך ‪9‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫)א( במנוע דיזל ימי עלולה להתרחש התפוצצות במערכת ההתנעה‪) .‬א( מהו הגורם העיקרי‬
‫להתפוצצות כזאת? תאר את התהליך שיתרחש עד להתפוצצות כתוצאה מן הגורם שציינת‪) .‬ב(‬
‫ציין שני מרכיבים של מערכת ההתנעה שעלולים להיפגע כתוצאה מן ההתפוצצות‪) .‬ג( מנה שלוש‬
‫פעולות שיש לבצע במערכת ההתנעה כדי למנוע התפוצצות כזו‪] .‬קיץ ‪[2002‬‬
‫א‪.‬‬
‫כאשר מתניעים מחדש מנוע בזמן תמרונים )הדממה והפיכת כיוון סיבוב( ואחד משסתומי‬
‫ההתנעה נתקע במצב פתוח‪ ,‬יחדרו גזי שריפה לוהטים לסעפת אוויר התנעה‪ ,‬יאדו ויציתו את‬
‫השמן המצוי בה‪ .‬גזי שריפה יכולים לחדור לסעפת אוויר ההתנעה גם בזמן פעולת המנוע‪ ,‬אם‬
‫אחד משסתומי ההתנעה בראשים דולף‪ .‬שמן עלול להגיע אל הצנרת ממדחסי האוויר כתוצאה‬
‫מתחזוקה לא נכונה‪ (1) :‬שימון יתר של צילינדרי המדחס‪ (2) ,‬טבעות שמן לא מתאימות‬
‫בבוכנות המדחס‪ (3) ,‬התרשלות בניקוז הנוזלים ממצנני הביניים ומפרידי השמן‪/‬מים של‬
‫המדחס‪ ,‬מכלי האוויר הדחוס וצנרת אוויר התנעה‪.‬‬
‫השמן המגיע מן המדחסים נדבק ושוקע על דפנות סעפת אוויר התנעה‪ ,‬אך אינו מתלקח‬
‫בנקל‪ .‬אם אחד משסתומי ההתנעה בראשים דולף תוך כדי פעולת המנוע‪ ,‬יגרמו גזי השריפה‬
‫לשכבת השמן להתפחם ולהתלהט‪ .‬אספקת אוויר התנעה בלחץ גבוה בזמן תמרונים‪,‬‬
‫כשהמנוע חם ושכבת השמן המפוחם עדיין לוהטת‪ ,‬תגרום להתפוצצות בסעפת אוויר התנעה‪.‬‬
‫הלהבה תנוע במהירות בצנרת אוויר ההתנעה‪ ,‬ותאדה ותצית את שכבת השמן גם במקומות‬
‫אחרים‪.‬‬
‫אפשרות נוספת היא‪ ,‬שאוויר התנעה המכיל כמות גדולה של שמן ייסנק לתוך הצילינדר בשלב‬
‫ההתנעה‪ ,‬התערובת תתלקח כתוצאה מן הטמפרטורות הגבוהות בצילינדר‪ ,‬והלהבה תנוע‬
‫חזרה אל סעפת אוויר ההתנעה כשהשסתום עדיין פתוח‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫גזי השריפה עלולים לבקע את הצנרת‪ ,‬לגרום נזקים לשסתום ההתנעה הראשי האוטומטי‬
‫ולמפלג האוויר ולהגיע אל מכלי האוויר הדחוס‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫על מנת למנוע זאת‪ ,‬מתקינים לפני כל שסתום התנעה בראש בלם להבה )‪ ,(flame trap‬אשר‬
‫קולט את אנרגית החום של גזי השריפה‪ .‬שסתום ביטחון על סעפת אוויר ההתנעה מגן מפני‬
‫לחץ יתר‪ .‬לפני השסתום הראשי האוטומטי או בתוכו מורכב שסתום חד‪-‬כיווני‪ ,‬המונע מעבר‬
‫גזי שריפה חזרה אל מכלי האוויר הדחוס‪ .‬כדי למנוע סחיפת שמן סיכה לצנרת אוויר התנעה‪,‬‬
‫יש לבצע את הפעולות הבאות‪ (1) :‬להבטיח על ידי תחזוקה נכונה‪ ,‬שצילינדרי המדחס לא‬
‫יקבלו שימון יתר‪ (2) ,‬לנקז בפרקי זמן קבועים את מפרידי השמן ומצנני האוויר של המדחס‬
‫ואת מכלי האוויר הדחוס וצנרת ההתנעה‪ (3) ,‬לוודא ששסתומי ההתנעה אוטמים ונעים‬
‫בחופשיות‪.‬‬
‫במנוע דיזל ימי מותקנים שסתומי בטיחות למטרות שונות‪ .‬ציין את המיקום במנוע של שלושה‬
‫מהם‪ .‬קבע מה עלול לגרום ללחץ יתר בכל אחד מן המיקומים שציינת‪ ,‬שיגרום לפתיחתו של כל‬
‫שסתום‪] .‬קיץ ‪[2001‬‬
‫א‪.‬‬
‫שסתום ביטחון בראש הצילינדר מגן מפני לחץ יתר בצילינדר‪ ,‬ומתוכנן להיפתח עד ‪ 20%‬יותר‬
‫מלחץ השריפה המקסימלי של המנוע‪.‬‬
‫השסתום ייפתח בפעולה רגילה של המנוע מהסיבות הבאות‪:‬‬
‫‪ .1‬תזמון שגוי של משאבת הזרקה )הזרקה מוקדמת(‪.‬‬
‫‪ .2‬השסתום עצמו פגום‪.‬‬
‫אם מספר שסתומים נפתחים בו‪-‬זמנית‪ ,‬הסיבות יכולות להיות‪:‬‬
‫‪ .1‬כמות דלק מוזרקת גדולה מדי;‬
‫‪ .2‬תזמון שגוי של משאבות ההזרקה או תזמון שגוי של גל הפיקות המניע אותן‪.‬‬
‫השסתום ייפתח כשהמנוע פועל בסיבובים נמוכים או בזמן תמרונים מהסיבות הבאות‪:‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬בטיחות והגנות על המנוע )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 6‬מתוך ‪9‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫‪ .1‬שריפת כמות דלק גדולה מדי‪ ,‬שהצטברה בצילינדר לאחר ניסיונות התנעה ממושכים‪.‬‬
‫‪ .2‬שריפת כמות דלק גדולה מדי או הזרקה מוקדמת מדי‪ ,‬בשל כיוון משאבת הזרקה שגוי‪.‬‬
‫‪ .3‬במנועים מסוימים ניתן להפוך את כיוון הסיבוב ולספק אוויר התנעה עוד קודם שהמנוע‬
‫נעצר לחלוטין‪ .‬במקרה שכזה ייווצר לחץ דחיסה גבוה מדי והשסתום ייפתח‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫שסתום ביטחון בסעפת אוויר התנעה מגן מפני לחץ יתר במקרה של התפוצצות במערכת אוויר‬
‫התנעה‪ .‬ההתפוצצות נגרמת על ידי חדירת גזי שריפה לוהטים דרך שסתום התנעה דולף או‬
‫תקוע פתוח‪ .‬הגזים מאדים ומציתים שמן סיכה המצוי בצנרת‪ ,‬אשר הגיע אליה ממדחס האוויר‬
‫כתוצאה מתחזוקה לקויה‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫שסתום ביטחון בבית גל הארכובה מגן על המנוע במקרה של התפוצצות בבית גל הארכובה‪.‬‬
‫זהו שסתום הנפתח בלחץ נמוך‪ ,‬כ‪ . 1.05 bar -‬כאשר טיפות שמן בבית גל הארכובה באות‬
‫במגע עם מקור חום‪ ,‬הן מתאדות ומתלקחות‪ .‬תפקיד השסתום לשחרר את הלחץ הנוצר בבית‬
‫גל הארכובה כתוצאה מן ההתפוצצות הראשונית‪ ,‬ועל ידי כך למנוע נזק לגוף המנוע‪ .‬גל הלחץ‬
‫הראשון הפורץ החוצה יוצר אחריו תת‪-‬לחץ ושאיבת אוויר טרי‪ ,‬וכדי למנוע הכנסת אוויר‬
‫והתפוצצות שניה וחמורה יותר – שסתום הביטחון החד‪-‬כיווני נסגר ואינו מאפשר זאת‪.‬‬
‫כתוב על הנושא‪" :‬חימום יתר של מסב באגן הארכובה"‪ .‬התייחס בתשובתך לנקודות הבאות‪:‬‬
‫)א( סכנות‪) .‬ב( גילוי‪) .‬ג( אמצעי בטיחות‪) .‬ד( פעולות שיש לבצע לאחר הגילוי‪] .‬קיץ ‪[1996‬‬
‫התפוצצות בבית גל הארכובה מתרחשת כאשר תערובת של אוויר וטיפות שמן בריכוז מתאים‬
‫מתלקחת עקב מגע במקור חום‪ .‬עוצמת ההתפוצצות תלויה בנפח התערובת הנפיצה ובריכוזה‪ ,‬ולכן‬
‫ההתפוצצות במנועי ראש‪-‬צלב איטיים וגדולים היא מסוכנת והרסנית במיוחד‪ .‬הסכנות הנשקפות‬
‫מהתפוצצות זו הן ביקוע דופן בית גל הארכובה של המנוע‪ ,‬התלקחות שריפה סמוך למנוע ופגיעה‬
‫באנשים הנמצאים ליד המנוע‪.‬‬
‫בשעת פעולת המנוע ניתז שמן ממסבי גל הארכובה והטלטלים‪ ,‬הוא פוגע בחלקים הנעים‪ ,‬והטיפות‬
‫מתפזרות באוויר שבבית גל הארכובה‪ .‬מאחר שקוטר הטיפות גדול יחסית )‪ 100-300‬מיקרון(‬
‫ובהתאם לכך גם שטח הפנים שלהן‪ ,‬אין הן מתלקחות בתנאים רגילים‪ .‬ברם‪ ,‬אם הטיפות נוגעות‬
‫ב"נקודה חמה" )‪ ,(hot spot‬שהטמפרטורה המינימלית שלה ‪ 3600C‬לערך‪ ,‬הן מתאדות‪ .‬כאשר אדי‬
‫השמן באים במגע עם חלקים קרים יותר בבית גל הארכובה‪ ,‬הם מתעבים לטיפות שקוטרן ‪2-10‬‬
‫מיקרון‪ .‬בריכוז מתאים ובמגע עם חוזר עם מקור החום מתלקחות טיפות השמן הזעירות ומתרחשת‬
‫התפוצצות‪ .‬ההתפוצצות היא‪ ,‬למעשה‪ ,‬שריפה מהירה‪ ,‬אשר מתאפשרת בגלל גודלן הזעיר של טיפות‬
‫השמן ומשום שכל אחת מהן מוקפת אוויר הדרוש להתלקחותה‪.‬‬
‫בהתפוצצות הראשונה נוצרים להבה וגל לחץ‪ ,‬אשר מתקדמים במהירות בבית גל הארכובה ומאדים‬
‫טיפות שמן סיכה נוספות בדרכם‪ .‬גל הלחץ עלול לקרוע את הדלתות או הדפנות של בית גל‬
‫הארכובה‪ ,‬אלא אם ימצא דרך להשתחרר החוצה בצורה מבוקרת‪ .‬במקרה כזה יגרום הלחץ הנמוך‬
‫השורר מאחורי גל הלחץ לשאיבת אוויר טרי נוסף לתוך בית גל הארכובה‪ ,‬האוויר יתערבב עם אדי‬
‫השמן הבוערים ותתחולל התפוצצות שניה‪ ,‬שנזקיה גדולים עוד יותר‪.‬‬
‫"נקודה חמה" יכולה להיווצר כתוצאה מהתחממות יתרה של מסב‪ ,‬של אטם מוט בוכנה או של‬
‫שרשרת הנעת גל הפיקות; במנועים ארבע‪-‬פעימיים עלולה להתרחש התפוצצות גם עקב דליפת גזי‬
‫שריפה דרך טבעות הבוכנה אל חלל בית גל הארכובה‪.‬‬
‫ניתן למנוע התפוצצות ראשונה בבית גל ארכובה על ידי תחזוקה נכונה‪ ,‬סיכה נאותה‪ ,‬בדיקה שוטפת‬
‫של איכות שמן הסיכה והימנעות מהעמסת יתר של המנוע‪ .‬שמן הסיכה המצוי בבית גל הארכובה‬
‫צריך להיות בעל נקודת הבזקה גבוהה )מעל ‪ ,(2000C‬שכן הגורם השכיח ביותר להורדת נקודת‬
‫ההבזקה של שמן הסיכה הוא זיהומו בדלק‪.‬‬
‫ניתן לאבחן התחממות יתרה של אחד החלקים בבית גל הארכובה‪ ,‬העלולה לגרום להתפוצצות‪ ,‬על פי‬
‫פעולה בלתי רגילה של המנוע‪ ,‬רעשים‪ ,‬עליית טמפרטורות העבודה‪ ,‬ריח והיווצרות ערפל שמן סמיך‪.‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬בטיחות והגנות על המנוע )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 7‬מתוך ‪9‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫תופעות אלה מובחנות גם באמצעות מכשירי בקרה‪ ,‬כמו גששי טמפרטורה המורכבים בתוך בית גל‬
‫הארכובה בסמוך למסבים‪ ,‬או גלאי ערפל שמן המותקן בתוך בית גל הארכובה‪ .‬מכשירים אלה‬
‫מפעילים אתראות כאשר נוצר תרסיס שמן‪ ,‬שריכוזו נמוך בשיעור רב מזה העלול לגרום להתפוצצות‪.‬‬
‫כאשר מגלים נוכחות ערפל שמן וכי קיימת סכנת התפוצצות‪ ,‬יש להוריד מיד את סיבובי המנוע‬
‫ולהדמימו לאחר קבלת רשות מן הגשר‪ .‬לאחר עצירת המנוע יש להדמים את משאבת אספקת הדלק‪,‬‬
‫לפנות את חדר המכונות ולהכין את ציוד כיבוי האש‪ .‬את דלתות בית גל הארכובה יש לפתוח חצי‬
‫שעה לפחות לאחר הדממת המנוע‪ ,‬ולאחר שהובטח כי המנוע התקרר ולא תתרחש התפוצצות עקב‬
‫אספקת חמצן מן הסביבה‪ .‬אם מערכת הכיבוי בגז הופעלה‪ ,‬יש לאוורר את בית גל הארכובה היטב‬
‫לפני כניסה לתוכו‪.‬‬
‫הסבר‪ ,‬בעזרת שרטוט‪ ,‬את המבנה והפעולה של חלקי המנוע האלה‪) :‬א( טבעת השמן של‬
‫הבוכנה; )ב( שסתום שחרור הלחץ של אגן הארכובה‪] .‬קיץ ‪[1993‬‬
‫ב‪.‬‬
‫תפקיד שסתום הביטחון בבית גל הארכובה לשחרר לאטמוספרה את הלחץ הנוצר‬
‫בהתפוצצות הראשונה בבית גל הארכובה‪ .‬לאחר שחרור הלחץ על השסתום להיסגר מיד‪ ,‬כדי‬
‫למנוע שאיבת אוויר טרי לתוך המנוע והתפוצצות שנייה שהיא הרסנית יותר‪ .‬גל הלחץ הפורץ‬
‫דרך השסתום לאחר ההתפוצצות הראשונה יוצר מאחוריו תת‪-‬לחץ )ואקום(‪ ,‬ואם השסתום לא‬
‫ייסגר מיד‪ ,‬יישאב לתוך המנוע אוויר חדש ותתחולל התפוצצות שנייה‪.‬‬
‫הצד הפנימי של בית גל‬
‫הארכובה‬
‫קפיץ‬
‫דיסקת השסתום‬
‫רשת פלדה‬
‫דפלקטור‬
‫טבעת אטימה‬
‫חתך סכמתי של שסתום ביטחון בבית גל הארכובה‬
‫דיסקת השסתום עשויה סגסוגת אלומיניום‪ ,‬כדי להפחית את משקלה ולאפשר פתיחה וסגירה‬
‫מהירה של השסתום‪ .‬השסתום אינו מצויד בכוש‪ ,‬כדי למנוע אפשרות שייתפס במצב פתוח‪.‬‬
‫האטימה מושגת על ידי טבעת גומי עמידה בשמן ובחום‪ .‬לשסתום מכסה חיצוני‪ ,‬המכוון את‬
‫יציאת הגזים בזווית בטוחה שלא תפגע באנשים העומדים קרוב למנוע‪ .‬אל החלק הפנימי של‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬בטיחות והגנות על המנוע )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 8‬מתוך ‪9‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫השסתום‪ ,‬בתוך בית גל הארכובה‪ ,‬מורכבת רשת פלדה בעלת כמה שכבות‪ ,‬המשמשת כבולם‬
‫להבה‪.‬‬
‫השסתום מתוכנן להיפתח בלחץ מנומטרי של ‪ ,(0.05 bar) 5 kN/m2‬והוא נסגר אוטומטית‬
‫כאשר הלחץ משתחרר החוצה‪ .‬התקנות מחייבות להתקין בכל מנוע‪ ,‬שקוטר הצילינדר שלו‬
‫עולה על ‪ 300‬מ"מ‪ ,‬שסתום הקלת‪-‬לחץ אחד לכל צילינדר‪ ,‬שלחץ הפתיחה שלו ‪ 1.2 bar‬לכל‬
‫היותר‪.‬‬
‫פרט את הגורמים לתקלות הבאות‪) :‬א( התפוצצות במערכת אוויר התנעה; )ב( שריפה בסעפת‬
‫אוויר שטיפה; )ג( התפוצצות באגן גל ארכובה‪] .‬קיץ ‪[1989‬‬
‫א‪.‬‬
‫ראה תשובה לשאלה מקיץ ‪.2002‬‬
‫ב‪.‬‬
‫שריפה במאסף אוויר שטיפה נגרמת כתוצאה מהתלקחות שאריות שמן צילינדרים ו‪/‬או דלק‬
‫שהצטברו על תחתיתו‪ .‬מקורות חום שיגרמו לבעירה עשויים להיות פתיתי פיח בטמפרטורה‬
‫גבוהה‪ ,‬הנופלים מתקרת המאסף ובאים במגע עם שאריות שמן צילינדרים ודלק‪ ,‬או גזי‬
‫שריפה לוהטים‪ ,‬הדולפים דרך טבעות הבוכנה אל חלל אוויר השטיפה מתחת לבוכנה‪.‬‬
‫משקעי פיח בחלקו העליון של המאסף נוצרים כתוצאה מדליפה ממושכת של גזי שריפה דרך‬
‫טבעות הבוכנה‪ ,‬הזורמים דרך פתחי השטיפה אל המאסף‪ .‬תזמון שגוי של שסתום הפליטה‪,‬‬
‫התנגדות ליציאת גזי הפליטה )לחץ נגדי גבוה מדי( או שריפה מאוחרת ובלתי‪-‬מושלמת יגרמו‬
‫גם הם לחדירת גזי פליטה אל המאסף דרך פתחי השטיפה‪.‬‬
‫השמן בתחתית המאסף הוא שמן צילינדרים‪ ,‬שלא נשרף והתנקז אל החלל שבין הדיאפרגמה‬
‫ושרוול הצילינדר‪ .‬דלק עלול להצטבר כתוצאה ממרססי דלק פגומים‪ :‬שסתום מחטי ותושבת‬
‫דולפים‪ ,‬כיוון לחץ הזרקה שגוי‪ ,‬חורי ריסוס סתומים חלקית ומשקעי פיח סביב נחיר הריסוס‪,‬‬
‫גורמים להתזת טיפות דלק על דופן השרוול‪ ,‬והוא ניגר אל תחתית חלל אוויר השטיפה‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫גורמים אפשריים להתפוצצות בבית גל הארכובה‪:‬‬
‫‪ .1‬התחממות יתרה של מסבים )מסב ראשי‪ ,‬מסב טלטל תחתון‪ ,‬מסב ראש הצלב‪ ,‬מסבי‬
‫המובילים של ראש הצלב והזחלנים( כתוצאה מחוסר אספקת שמן למסב‪ ,‬קסוות מסב‬
‫פגומות‪ ,‬שמן סיכה מזוהם במים‪ ,‬הרכבה לא נכונה של המסב )קסוות הפוכות( או מרווח‬
‫מסב לא מתאים‪.‬‬
‫‪ .2‬התחממות יתרה של אטם מוט הבוכנה‪.‬‬
‫‪ .3‬דליפת גזי שריפה דרך אטם מוט הבוכנה אל בית גל הארכובה )עקב שריפה במאסף‬
‫אוויר שטיפה(‪.‬‬
‫‪ .4‬במנועים בינוניים‪ :‬התחממות יתרה של מסבים )מסב ראשי‪ ,‬מסב טלטל תחתון‪ ,‬מסב פין‬
‫בוכנה‪ ,‬מסבי גל פיקות(‪ ,‬היתפסות בוכנה בצילינדר‪ ,‬דליפת גזי שריפה דרך טבעות‬
‫הבוכנה‪.‬‬
‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬בטיחות והגנות על המנוע )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 9‬מתוך ‪9‬‬