‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫פתרון שאלות הבגרות במכונאות מנוע מן השנים ‪1985-2009‬‬ ‫הנושא‪ :‬ראש הצלב‬ ‫באיור לשאלה נתון תרשים עקרוני של מנוע ראשי באנייה‪) .‬א( האם התרשים מתאר מנוע מסוג‬ ‫‪ trunk‬או מנוע מסוג ‪ ?crosshead‬נמק את תשובתך‪) .‬ב( ציין את שמותיהם של ארבעה מבין‬ ‫החלקים המסומנים במספרים ‪) .1-8‬ג( ציין את שמם ואת תפקידם של המוטות המסומנים‬ ‫במספר ‪] .9‬קיץ ‪[2005‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫המנוע המוצג בתרשים הוא מנוע ראש‪-‬צלב מתוצרת‬ ‫‪ .Sulzer‬הדבר מובחן על פי היחס בין גובה המנוע‬ ‫לרוחבו ועל פי מובילי ראש הצלב )חלק מס' ‪.(4‬‬ ‫מנועי ראש‪-‬צלב מפתחים הספק עצום‪ ,‬עד ‪5000‬‬ ‫כוחות סוס ויותר לכל צילינדר‪ .‬הדבר מתאפשר בשל‬ ‫אורך המהלך וקוטר הצילינדר הגדולים מאוד שלהם‪.‬‬ ‫ברם‪ ,‬ככל שקוטר הבוכנה ושטחה גדולים יותר‪ ,‬הכוח‬ ‫שמפעילים גזי השריפה על הבוכנה גדול יותר‪.‬‬ ‫במנוע בוכנאי פשוט מועבר העומס מן הבוכנה אל פין‬ ‫הבוכנה‪ ,‬וממנו אל הטלטל וגל הארכובה‪ .‬כדי שיוכל‬ ‫לעמוד בעומסים כבדים במיוחד‪ ,‬פין הבוכנה צריך‬ ‫להיות בעל קוטר גדול מאוד‪ .‬אלא שממדיו מוגבלים על‬ ‫ידי ממדי הבוכנה‪ ,‬בעוד שמגבלה זו אינה קיימת‬ ‫במנועי ראש‪-‬צלב‪ .‬המקום לאכלוס פין ראש‪-‬צלב רחב‬ ‫הרבה יותר‪ ,‬ולכן ניתן להגדיל את קוטר פין ראש הצלב‬ ‫ולהתאימו לעומסים הכבדים יותר‪ .‬זאת ועוד‪ ,‬מאחר‬ ‫שהקצה העליון של הטלטל לא מבצע תנועה סיבובית‬ ‫שלמה סביב הפין‪ ,‬אלא נע בתנועת קשת‪ ,‬לא ניתן‬ ‫לקיים בו סיכה הידרודינמית‪ .‬מגבלות הסיכה משפיעות‬ ‫על העומס המקסימלי שיכול המסב לשאת‪ .‬במנועי‬ ‫ראש‪-‬צלב‪ ,‬לעומת זאת‪ ,‬אספקת השמן למסב הטלטל‬ ‫ופין ראש‪-‬הצלב פשוטה יותר‪ ,‬ולכן הוא מסוגל לשאת‬ ‫עומס רב יותר‪.‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫שמות החלקים‪:‬‬ ‫‪ – 1‬ראש הצילינדר )‪(cylinder head‬‬ ‫‪ – 2‬בלוק הצילינדר )‪(cylinder block‬‬ ‫‪ – 3‬מאסף אוויר שטיפה )‪(scavenge air box‬‬ ‫‪ – 4‬מובילי ראש הצלב )‪(crosshead guides‬‬ ‫‪ – 5‬מסגרת ‪(A frame) A‬‬ ‫‪ – 6‬מכסה מסב ראשי )‪(main bearing cup‬‬ ‫‪ – 7‬יצוע )‪(bedplate‬‬ ‫‪ – 8‬גל ארכובה )‪(crankshaft‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫מוטות מס' ‪ 9‬הם בורגי מתיחה )‪ ,(tie rods‬המחברים יחד את בלוק הצילינדר‪ ,‬מסגרת ‪A‬‬ ‫והיצוע‪.‬‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬ראש הצלב )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 1‬מתוך ‪5‬‬ ‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫)א( מנה שלושה יתרונות וחסרונות של מנוע דיזל מסוג ראש צלב )‪ (crosshead‬לעומת מנוע‬ ‫דיזל מסוג בוכנת חדק )‪) .(trunk piston‬ב( הצג תיאור סכמתי של חיבור בין בוכנה לטלטל לכל‬ ‫אחד משני סוגי המנועים‪] .‬קיץ ‪[2003‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫יתרונות וחסרונות של מנוע ראש‪-‬צלב‪:‬‬ ‫‪ .1‬מבנה הבוכנה פשוט יותר‪ ,‬וקל יותר להתאימה לעמידה בעומסים גבוהים‪ .‬ממדי פין ראש‬ ‫הצלב אינם מוגבלים על ידי הבוכנה כמו פין בוכנה‪ ,‬ולכן ניתן לבנותו גדול יותר ומתאים‬ ‫לעמידה בעומסים כבדים‪ .‬ככל ששטח הבוכנה גדול יותר‪ ,‬העומס שגזי השריפה מפעילים‬ ‫עליה ועל המסבים גדול יותר‪ .‬הגדלת קוטר הפין מאפשרת הגדלת קוטר הבוכנה ואורך‬ ‫המהלך‪ ,‬כלומר הספק גדול יותר‪.‬‬ ‫‪ .2‬הדחף הצדי‪ ,‬הנוצר כתוצאה מתנועת הטלטל‪ ,‬מועבר מהזחלנים אל המובילים‪ .‬סיכת‬ ‫המובילים פשוטה ויעילה יותר מסיכת בוכנה‪ ,‬ולכן שחיקת הבוכנה והצילינדר אחידה‬ ‫וקטנה יותר‪ .‬מאחר שהבוכנה במנוע ראש‪-‬צלב נעה בתנועה קווית ואינה מיטלטלת‬ ‫לצדדים‪ ,‬המרווחים בינה לבין הצילינדר שווים‪ ,‬סיכת הצילינדר וטבעות הבוכנה יעילה‬ ‫יותר ושחיקתם קטנה יותר‪.‬‬ ‫‪ .3‬הנעה ישירה של המדחף‪ .‬משום שמנוע ראש‪-‬צלב הוא מנוע איטי‪ ,‬ניתן לחבר אותו‬ ‫ישירות לגל המדחף ללא צורך בתיבת תמסורת‪.‬‬ ‫‪ .4‬במנוע ראש‪-‬צלב מופרד חלל הצילינדר מבית גל הארכובה באמצעות אטם מוט הבוכנה‪,‬‬ ‫וצורת מבנה זו מאפשרת לנצל את הבוכנה כמשאבת אוויר שטיפה‪ ,‬ולהשתמש בשמן‬ ‫מיוחד לסיכת הצילינדרים השונה משמן הסיכה של יתר החלקים הנעים של המנוע‪.‬‬ ‫‪ .5‬החסרונות העיקריים של מנוע ראש‪-‬צלב הם גובהו וגודל ומשקל חלקיו‪ ,‬שאינם מאפשרים‬ ‫ייצור המוני ותחזוקה קלה‪.‬‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬ראש הצלב )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 2‬מתוך ‪5‬‬ ‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫ב‪.‬‬ ‫שרטוט סכמתי של חיבור הבוכנה והטלטל במנוע רצל"ב ובמנוע בוכנאי פשוט‬ ‫מוט בוכנה‬ ‫ראש הצלב‬ ‫וזחלנים‬ ‫טלטל‬ ‫שרטוט סכמתי של צורת חיבור הטלטל‬ ‫והבוכנה במנוע בוכנאי פשוט‬ ‫שרטוט סכמתי של צורת חיבור הטלטל‬ ‫והבוכנה במנוע ראש‪-‬צלב‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬ראש הצלב )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 3‬מתוך ‪5‬‬ ‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫שרטט חתך רוחב של מנוע דיזל ימי )בעל זחלן(‪ .‬החתך יעבור במישור בורגי המתיחה‪] .‬קיץ‬ ‫‪[2000‬‬ ‫שסתום פליטה מרכזי‬ ‫ראש הצילינדר‬ ‫בלוק הצילינדר‬ ‫בורג מתיחה‬ ‫מסגרת ‪A‬‬ ‫מכסה מסב ראשי‬ ‫גל הארכובה‬ ‫יצוע‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬ראש הצלב )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 4‬מתוך ‪5‬‬ ‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬ ‫שרטט )ברמה של תרשים( שלושה מבטים של "ראש צלב" של מנוע דיזל ימי‪ ,‬לפי בחירתך‪ .‬עליך‬ ‫לכלול בשרטוט את החלק העליון של הטלטל‪ ,‬את המסבים‪ ,‬את החלק התחתון של מוט הבוכנה‪,‬‬ ‫את הזחלן ואת המובילים )‪] .(guides‬קיץ ‪[1994‬‬ ‫שרטט בתרשים‪ ,‬מבט מלפנים‪ ,‬מבט מהצד ומבט מלמעלה של ראש צלב של מנוע דיזל ימי‪] .‬קיץ‬ ‫‪[1990‬‬ ‫ראה תשובה קודמת‪.‬‬ ‫פתרון מבחני הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬ראש הצלב )‪(1985-2009‬‬ ‫עמוד ‪ 5‬מתוך ‪5‬‬