กำแพงกันคลื่นแบบลอยตัว : ผลงานนวัตกรรม นศ.วิศวฯ มจธ. เพื่อคนริมทางช่วงน้ำท่วม

          ทีมนักศึกษาคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) นำหลักการของ กำแพงกันคลื่น อุปกรณ์ติดตั้งริมทะเลเพื่อลดพลังงานของคลื่นที่พัดเข้ามากัดเซาะชายฝั่ง มาพัฒนาเป็น “กำแพงกันคลื่นแบบลอยตัว” ที่สามารถใช้ลดแรงของคลื่นน้ำ ที่เกิดจากการวิ่งของยานยนต์บนถนนที่ถูกน้ำท่วมได้ถึง 42.7 เปอร์เซ็นต์ รวมถึงจุดเด่นที่เหนือกว่าการกันคลื่นด้วยแผงกั้นแบริเออร์หลายประการ

          นายวชิรวิทย์ รางแดง นักศึกษาชั้นปีที่ 4 ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล มจธ.กล่าวถึงที่มาของ “โมดูลซับแรงกระแทกน้ำจากการขับรถในช่วงสถานการณ์น้ำท่วม” (Water Shock-Absorbing Module from Driving A Flood Situation) ที่ออกแบบและพัฒนาขึ้นว่า เป็นชิ้นงานที่ทำขึ้นเพื่อเข้าร่วมประกวดในงาน “Ford+ Innovator Scholarship 2021” ซึ่งเป็นเวทีประกวดโครงงานสิ่งประดิษฐ์ ในหัวข้อ นวัตกรรมพลังบวกเพื่อโลกที่น่าอยู่ (Plus For A Better World Challenge) โดยโจทย์จะต้องเป็นงานเชิงความคิดสร้างสรรค์ที่สามารถนำพัฒนาให้เกิดขึ้นได้จริง ซึ่งในช่วงนั้นมีข่าวและคลิปต่างๆ ที่สื่อถึงความทุกข์ของคนริมถนน ทั้งผู้ที่พักอาศัยในของอาคารบ้านเรือนและร้านค้า รวมถึงผู้คนที่เดินสัญจรไปมา ซึ่งนอกจากน้ำท่วมขังที่ต้องเผชิญแล้ว ยังต้องรับมือกับคลื่นน้ำ ที่เกิดจากการวิ่งของรถที่ซัดเข้ามาสร้างความเสียหายทั้งกับร่างกายและทรัพย์สิน

          “ด้วยเหตุนี้เราต้องการจะออกแบบกำแพงกันคลื่นที่สามารถลดพลังของคลื่นน้ำจากยานยนต์บนถนน ที่มีประสิทธิภาพดีกว่าการกั้นคลื่นด้วยแผงกั้นแบริเออร์สีส้ม โดยโจทย์คือกำแพงกันคลื่นนี้จะต้องมีความโดดเด่นในเชิงความคิดสร้างสรรค์ สามารถพิสูจน์ประสิทธิภาพได้ในเชิงวิศวกรรม และมีความเป็นไปได้ในการนำไปผลิตใช้งานได้จริง” 

          ความท้าทายของงานชิ้นนี้ในเชิงวิศวกรรม คือ กำแพงคลื่นทั่วไปจะสร้างขึ้นเพื่อจัดการกับคลื่นจากทะเลที่มีขนาดและทิศทางที่ค่อนข้างแน่นอนในแต่ละช่วงเวลา แต่กำแพงคลื่นที่จะสร้างขึ้นมานี้ นอกจากต้องทำงานในสภาวะที่ลูกคลื่นที่เกิดจากยานยนต์ที่มีขนาดและความเร็วต่างกันอยู่ตลอดเวลาแล้ว ยังต้องเป็นอุปกรณ์ที่ทำงานกับน้ำท่วมที่ระดับความสูงต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพอีกด้วย

          “เนื่องจากระดับน้ำท่วมบนถนนแต่ละเส้น หรือในแต่ละวัน จะไม่เท่ากัน และการสร้างกำแพงให้สูงไว้ก่อนนั้น นอกจากต้นทุนที่สูงแล้วยังยากต่อการเคลื่อนย้าย ดังนั้นเราจึงเลือกออกแบบโดยใช้วัสดุที่ความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ โดยใช้การสวมเข้าไปบนเสาเหล็กกันสนิมที่ตั้งอยู่บนตัวฐานที่มีน้ำหนัก และออกแบบให้ส่วนรับคลื่นมีความโค้งเหมือนตัวอักษร C ที่จะช่วยลดและเปลี่ยนทิศทางของมวลน้ำที่เข้ามา ซึ่งออกแบบให้มีระยะห่างระหว่างตัวเสากับตัวกำแพงเล็กน้อย ทำให้นอกจากการขยับขึ้นลงได้ตามระดับน้ำ ณ เวลานั้นแล้ว ยังสามารถขยับไปทางด้านหน้า ด้านหลัง เพื่อสร้างคลื่นมาสวนกับคลื่นจากยานยนต์ ทำให้กำแพงกันคลื่นแบบลอยตัวของเรานอกจากสามารถลดแรงของคลื่นได้แล้วยังสามารถสะท้อนและหักล้างพลังของคลื่นลูกใหม่ที่จะเข้ามาได้อีกด้วย ซึ่งจากการวิเคราะห์โดยการนำหลักการพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณมาใช้ในการวิเคราะห์การไหลภายนอกของโมดูล ร่วมกับการทดสอบด้วยแบบจำลองในตู้กระจกทดสอบในมาตราส่วน 1:10 พบว่ากำแพงคลื่นที่สร้างจากโฟมของเรา สามารถลดแรงดันของคลื่นได้ถึง 42.7 เปอร์เซ็นต์” นายปภังกร สุขเพ็ญ นักศึกษาชั้นปีที่ 4 ภาควิศวกรรมไฟฟ้า สมาชิกอีกท่านหนึ่งของทีม ที่รับผิดชอบการสร้างโมเดลจำลอง เพื่อทดสอบผลของการออกแบบ กล่าวถึงจุดเด่นของกำแพงคลื่นแบบลอยตัวที่พัฒนาขึ้น 

          ด้านนางสาวรุ่งอรุณ คุณสมิตปัญญา นักศึกษาชั้นปีที่ 4 ภาควิศวกรรมไฟฟ้า สาววิศวกรรมคนเดียวของทีม ที่รับผิดชอบชุดสร้างคลื่นเพื่อใช้ในการทดสอบ กล่าวเสริมว่า “เมื่อเปรียบเทียบกับแผงกั้นแบริเออร์สีส้มแล้ว อุปกรณ์ของเราที่ประกอบขึ้นมีจุดเด่นหลายประการ ทั้งขนาดที่เล็กกว่า และน้ำหนักที่เบากว่า คือ มีน้ำหนักเพียง 15 กิโลกรัม ในขณะที่แบริเออร์โดยทั่วไปน้ำหนัก 22 กิโลกรัม ทำให้ง่ายต่อการขนย้ายและจัดเก็บ รวมถึงความสูงของแผ่นที่ปรับขึ้นลงได้ ตั้งแต่ 20 เซนติเมตร ถึง 1 เมตร หากน้ำท่วมไม่สูงก็สามารถปรับระดับความสูงให้เหมาะสมได้ คนสัญจรไปมาสามารถก้าวข้ามกำแพงกันคลื่นนี้ได้เลย ขณะที่แผงกั้นแบริเออร์สีส้มมีขนาดความสูง 1 เมตร ปรับระดับไม่ได้และไม่สามารถก้าวข้ามได้”

          และด้วย “ความคิดที่สร้างสรรค์” กับ “ประสิทธิภาพที่พิสูจน์ได้” และ “เป็นนวัตกรรมที่สร้างได้จริง” ทำให้ “โมดูลซับแรงกระแทกน้ำจากการขับรถในช่วงสถานการณ์น้ำท่วม” ของ 3 นักศึกษาวิศวกรรม มจธ. คว้ารางวัลรองชนะเลิศอันดับ 1 ของการประกวดโครงงานสิ่งประดิษฐ์ Ford+ Innovator Scholarship 2021 มาได้สำเร็จ 

          “เนื่องจากรูปแบบคลื่นที่เกิดจากยานพาหนะต่างๆ จะมีลักษณะใกล้เคียงกัน ดังนั้นนอกจากกำแพงกันคลื่นแบบลอยตัวของเราจะใช้ได้จริงกับช่วงน้ำท่วมแล้ว ยังสามารถนำไปใช้ติดตั้งตามแนวคูคลอง เพื่อการลดแรงของคลื่นที่เกิดจากเรือที่ผ่านไปมาได้อีกด้วย” วชิรวิทย์ กล่าวเสริมถึงจุดเด่นของเครื่อง

          ท้ายที่สุด น้องๆ ทั้ง 3 คน กล่าวว่า ส่วนหนึ่งของความสำเร็จครั้งนี้ เกิดจากคำแนะนำของ ดร.กำธร เสพย์ธรรม อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล มจธ. ในฐานะอาจารย์ที่ปรึกษาที่แนะนำให้ใช้กระบวนการทางวิศวกรรม ทั้งการคำนวณด้วยโปรแกรม (Simulation) และการทดลองด้วยแบบจำลอง มาทดแทนการสร้างและทดลองจากชิ้นงานจริงที่ไม่สามารถทำได้จากสถานการณ์การระบาดของโควิด และระยะเวลาที่จำกัด รวมถึงขอบคุณทางคณะวิศวกรรมศาสตร์ มจธ. ที่ให้ให้ใช้เครื่องมือต่างๆ รวมถึงคอมพิวเตอร์ Workstation ของคณะในการคำนวณทางวิศวกรรมอีกด้วย

A2324

 Click Donate Support Web