March 14, 2017

เรื่องราวของถังดำน้ำ (Story of Scuba Cylinder)

by poonpetch in bigbubble, news, Reading

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วนะครับว่านักดำน้ำแบบ SCUBA (Self Contained Underwater Breathing Apparatus) จะขาดอุปกรณ์ชิ้นหนึ่งที่สำคัญไม่ยิ่งหย่อนไปกว่าอุปกรณ์อื่น ๆ เลย นั่นก็คือถังดำน้ำ เนื่องจาก นักดำน้ำอย่างพวกเรา ๆ

นี่แหละจะสามารถใช้อากาศจากที่นี่หล่ะครับหายใจ ส่วนจะอยู่ใต้น้ำได้นานเท่าไรนั้น ผมไม่ทราบ ???? ทำไมถึงตอบอย่างนั้นน่ะหรือ ก็เพราะว่ามันมีปัจจัยหลายประการด้วยกันถึงจะตอบได้นะ ถ้าบอกมาลอย ๆ ผมก็ไม่หาญกล้าตอบครับ

ถังดำน้ำ SCUBA Cylinder

  1. ถังดำน้ำที่ใช้น่ะขนาดเท่าไร?เล็กหรือใหญ่มีให้เลือกใช้ ถ้าเราใช้ถังใบใหญ่ก็อัดอากาศได้ปริมาตรมากกว่า มีอากาศมากก็อยู่ใต้น้ำได้นาน นี่ยังไมีรวมถึงชนิดของอากาศ หรือแก๊สบางชนิดที่มีการผสมพิเศษเข้าไปนะครับ มันก็จะทำให้เราหายใจอยู่ใต้น้ำได้นานขึ้นด้วย เช่น Enriched Air Nitrox

ถังดำน้ำในปัจจุบันมีให้เลือกใช้หลากหลายขนาดตามความเหมาะสม

  1. จะดำน้ำที่ความลึกเท่าไร?อันนี้จำได้เลยครับตอนเรียนครูเค้าบอกว่า ถ้าอากาศที่บรรจุอยู่ในภาชนะปิด เมื่อนำลงสู่ที่ลึกความดันจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ปริมาตรของอากาศในถังดำน้ำลดลงด้วยครับ แน่นนอนหล่ะหากผมใช้ถังดำน้ำขนาดเดียวกับคุณแต่ดำน้ำที่ความลึก 10 เมตร (ความดัน 2 บรรยากาศ; ปริมาตรอากาศในถังลดลงจากเดิม 1/2 เท่า) จะดำน้ำได้นานกว่าคุณซึ่งดำน้ำที่ความลึก 20 เมตร (ความดัน 3 บรรยากาศ; ปริมาตรอากาศในถังลดลงจากเดิม 1/3 เท่า) ใช่ไหมครับยังจำกันได้หรือเปล่า
  1. สภาพแวดล้อม หรือลักษณะการดำน้ำเป็นอย่างไร ?ที่ถามแบบนี้ก็เพราะสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน รวมถึงลักษณะการดำน้ำที่แตกต่างกันจะส่งผลต่ออัตราการใช้พลังงาน ซึ่งส่งผลโดยตรงต่ออัตราการหายใจนั่นเอง ยกตัวอย่างง่าย ๆ ถ้าคุณไปดำน้ำในแนวปะการังของอ่าวหนึ่งซึ่งเป็นอ่าวกึ่งปิด ได้รับอิทธิพลของคลื่นลมน้อยมาก ทำให้คุณว่ายน้ำได้อย่างสบาย ๆ ไม่เหนื่อย อัตราการหายใจก็ไม่ถี่ ดังนั้นอากาศในถังของคุณก็จะถูกใช้ไปน้อยด้วยครับ ซึ่งจะตรงกันข้ามกับผู้ที่ไปดำน้ำบริเวณที่มีกระแส หรือวันที่มีคลื่นลมค่อนข้างแรง การดำน้ำจะเหนื่อยกว่า และอัตราการหายใจจะถี่กว่านั่นเองครับ ส่วนอีกกรณีนะครับสำหรับนักดำน้ำที่ไปเที่ยวชมสิ่งแวดล้อมใต้ทะเลเพื่อการพักผ่อน หรือนักดำน้ำที่ทำหน้าที่เป็นผู้ควบคุมดูแลกลุ่มนักดำน้ำเช่นไดว์มาสเตอร์ หรือผู้ที่ดำน้ำทำงานเช่นนักสำรวจวิจัยทางทะเล หรือนักดำน้ำกู้ภัยก็จะใช้พลังงานในการดำน้ำที่แตกต่างกันด้วยครับ

ปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมส่งผลต่อการใช้พลังงานและการหายใจ

  1. ประสบการณ์หรือความคุ้นเคยกับการดำน้ำมากน้อยเพียงใด?ข้อนี้ชัดเจนเลยครับการที่นักเรียนดำน้ำมือใหม่ ใช้ถังดำน้ำขนาดเดียวกันกับครูความดันอากาศก็เต็ม 200 บาร์ แต่ทำไมครูใช้ถังอากาศใบที่มีอากาศ 100 บาร์ เองยังพาเราขึ้นลงได้ตลอดรอดฝั่ง หรือบางครั้งนักเรียนอากาศหมดก่อนเสียอีก 555 อันนี้เป็นเรื่องของประสบการณ์ และระดับของการฝึกฝน เนื่องจากการฝึกฝนทักษะการดำน้ำที่สูงขึ้นจะช่วยพัฒนาการหายใจได้ดีขึ้น เช่นการรักษาแรงลอยตัวเป็นกลาง การตีฟินที่มีประสิทธิภาพ การใช้ระบบน้ำหนักที่เหมาะสม รวมถึงสภาพจิตใจที่นิ่งไม่ตื่นตระหนกต่อสภาพแวดล้อมใต้ทะเล เป็นต้นครับ

Efficiency fin kick และ neutral buoyancy คือทักษะดำน้ำที่สำคัญ

สัญลักษณ์ที่เราพบอยู่บนคอถังดำน้ำมีความหมายอย่างไร?

สัญลักษณ์ที่ปรากฏอยู่บนคอถังดำน้ำ หากไม่เข้าใจอย่าตีความหมายว่าสัญลักษณ์ไม่มีความสำคัญนะครับ

 

สัญลักษณ์บนคอถังดำน้ำ

  1. บ่งบอกถึงมาตรฐานการรับรองการผลิตถังดำน้ำ

DOT/ CTC เป็นสัญลักษณ์ที่บ่งบอกถึงหน่วยงานของรัฐบาลซึ่ง
รับผิดชอบ มาตรฐานของการผลิตถังดำน้ำ

DOT=Departmant Of Transportation เป็นหน่วยงานของ
สหรัฐอเมริกานิยมใช้กันในแถบอเมริกา และไทย

    CTC= Canadian Transportation Commission เป็นหน่วยงาน
ของแคนาดานิยมใช้กันในแถบยุโรป 

2. บ่งบอกถึงวัสดุที่ใช้ทำถังดำน้ำ

– ถังดำน้ำที่ทำด้วยเหล็กจะปรากฏสัญลักษณ์ 3AA (Steel alloy)

– ถังดำน้ำที่ทำด้วยอลูมิเนียมอัลลอยด์ จะปรากฏสัญลักษณ์ 3AL
(Aluminium alloy) 

   3. บ่งบอกถึงวัน เดือน ปี ที่ถังดำน้ำได้รับการตรวจสอบคุณภาพ(Hydrostatic test)

วันเดือนปีที่ทำ Hydrostatic test เช่นสัญลักษณ์ 06N14 หมายถึงถังใบนี้ได้รับการตรวจ เมื่อเดือน มิถุนายน ปี 2014 โดยเอเจนซี่ หรือร้านรับบริการตรวจสอบที่ชื่อ N เป็นต้น หลังจากที่ทำการตรวจสอบความดันของถังดำน้ำแล้ว พบว่ามีสัญลักษณ์ปรากฏเป็นเครื่องหมาย + อยู่  บนคอถังดำน้ำ แสดงว่าถังดำน้ำใบนั้นสามารถอัดอากาศได้เกินกว่าที่ Working pressure กำหนดไว้ 10% คือปกติถังใบนี้อัดอากาศได้เต็มที่ 200 บาร์ แต่มีสัญลักษณ์นี้บอกว่าสามารถรับแรงดันได้ถึง 220 บาร์ 

   4. บ่งบอกบริษัทผู้ผลิต และ Serial number ของถัง 

ถังดำน้ำแต่ละใบจะปรากฏ Serial number ของถังอยู่ (หมายเลขประจำของถังดำน้ำ) หากเราซื้อถังดำน้ำมาจากตัวแทนจำหน่าย หากพบว่ามีปัญหาเกิดขึ้นกับตัวถังดำน้ำไม่ว่ากรณีใดใดก็ตาม เราสามารถฟ้องร้องหรือสามารถเปลี่ยนใหม่ได้ ซึ่งทางบริษัทผู้ผลิตก็จะสามารถตรวจสอบย้อนกลับได้ว่า มีสาเหตุเกิดขึ้นจากอะไร และจะสามารถปรับปรุงแก้ไขสายการผลิต รวมถึงการประกาศยกเลิกจำหน่าย หรือเรียกคืนถังดำน้ำในรอบสายการผลิตเดียวกันนั้นได้ด้วย

ความต่างระหว่างถังดำน้ำที่ทำด้วยเหล็ก และอลูมิเนียม

โดยทั่วไปแล้วถังดำน้ำที่เราพบเจอ ไม่ว่าจะซื้อหรือเช่าส่วนใหญ่จะทำจากSteel Alloy หรือ Aluminium Alloy
– ถังดำน้ำที่ทำด้วยเหล็กจะมีความแข็งแรงมากกว่าถังดำน้ำที่ทำจากอลูมิเนียมในความหนาที่เท่ากัน
-เรามักจะพบว่าถ้าขนาดของถังที่เท่ากัน ถังเหล็กจะสามารถบรรจุอากาศได้มากกว่าถังอลูมิเนียม เนื่องจากถังอลูมิเนียมจะมีผนังที่หนามากกว่า เพื่อให้มีความทนทานและความสามารถรับแรงดันได้เทียบเท่ากับถังเหล็ก เพราะความไม่แข็งแรงของอลูมิเนียมนี้เอง อย่างไรก็ตามปัจจุบันเรามักจะพบว่ามีการใช้ถังดำน้ำอลูมิเนียมอย่างแพร่หลาย แต่ก็มิได้หมายความว่าถังดำน้ำเหล็กจะหมดความนิยมไปเสียทีเดียวครับ ยังมีบางหน่วยงานที่ยังผลิตและเลือกใช้อยู่ตามความเหมาะสมของวัสดุ

ข้อเสียของถังเหล็ก 
– มีน้ำหนักมาก
– การก่อตัวของสนิม และการดูแลรักษายากกว่าอลูมิเนียม

ข้อดีของถังเหล็ก

– เมื่อความดันในถังลดลง (Low pressure) จะไม่มีผลต่อการควบคุมBuoyancy แต่ถังอลูมิเนียมเราอาจจะพบว่าตัวเราจะมีแรงลอยตัวมากขึ้นเมื่ออากาศเหลือน้อย (แต่เราสามารถแก้ไขได้ด้วยการเพิ่มก้อนน้ำหนักไว้ก่อนแล้วตั้งแต่เริ่มการดำน้ำ)

การตรวจสอบประสิทธิภาพถังดำน้ำด้วยHydrostaticTest

ในหลายๆ ประเทศมีข้อกำหนดที่ถังดำน้ำจะต้องได้รับการตรวจสอบความดัน ประเทศสหรัฐอเมริกา กำหนดไว้ทุกๆ 5 ปี, ประเทศอังกฤษ กำหนดทุกๆ 4 ปี และประเทศไทยกำหนดไว้ที่ 3 ปี (ระเบียบกระทรวงอุตสาหกรรม) ซึ่งวิธีการในการตรวจสอบอาจจะมีความแตกต่างกันในแต่ละประเทศ แต่โดยทั่วๆ ไปจะเป็นลักษณะดังต่อไปนี้

1) การทดสอบจะนำถังดำน้ำไปแช่ในน้ำ และวัดปริมาตรของถังดำน้ำ (Tank volume measured)
2) การทดสอบจะอัดแรงดันของน้ำ เข้าไปในถังดำน้ำมากกว่าความดันปกติ (Working pressure) ซึ่งมีค่าเท่ากับ 5/3 คูณด้วย Working pressure เช่น5/3 x 200 Bar และดูการขยายของถังดำน้ำ
3) ทำการลดความดันของน้ำที่อัดเข้าไปในถัง และตรวจสอบปริมาตรของถัง เทียบกับปริมาตรก่อนการตรวจสอบ
4) ถ้าหากปริมาตรใหม่อยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้ (Acceptable limit) ถังใบนั้นก็ผ่านการตรวจสอบ และนำไปใช้ได้

การทดสอบประสิทธิภาพของถังดำน้ำด้วย Hydrostatic Test

อาจจะมีบางสถานการณ์ที่ทำให้ถังดำน้ำเกิดการอ่อนตัว (weaken) หรือมีปัญหากับโครงสร้างของถังก่อนที่จะถึงกำหนดที่จะต้องทำการตรวจสอบ ซึ่งอาจจะรวมถึงหัวข้อต่อไปนี้
1) ถังที่ถูกแยกชิ้นส่วน และนำทรายกลิ้งด้านในเพื่อทำความสะอาด เพื่อกำจัดสนิม คราบสกปรก
2) โครงสร้างเสียหายอันเกิดจากการกระทบกระแทก เช่น บุบ ยุบตัว
3) ถังที่ได้รับความร้อนมากกว่า 82 องศาเซลเซียส หรือ 180 องศาฟาเรนไฮต์ เช่นการพ่นและอบสี การถูกเผาหรือรนด้วยไฟ (เนื่องจากถังดำน้ำเหล่านี้จะได้รับการ Treatment ด้วยความร้อนที่มากกว่าหรือเท่ากับ 500 องศาเซลเซียส แล้ว แล้วทำการลดอุณหภูมิอย่างรวดเร็วด้วยน้ำเย็น ซึ่งวิธีนี้จะทำให้โลหะผสมทุกชนิดมีความแข็งแรงมาก) หากถังดำน้ำได้รับอุณหภูมิสูงอีกครั้งจะทำให้คุณสมบัติความแข็งแรงของโลหะแตกต่างไปจากเดิม
4) ถังที่ไม่ได้ใช้งานเลย เป็นระยะเวลามากกว่าหรือเท่ากับ 2 ปี 

 ถังดำน้ำที่แตกเสียหาย เนื่องจากโลหะมีความล้าและอ่อนตัว

การตรวจสอบประสิทธิภาพถังดำน้ำโดยวิธี Visual inspection (ตรวจสอบด้วยตาเปล่า) 

  1. การทำVisual Inspection คือการตรวจสอบด้วยสายตาโดยผู้เชี่ยวชาญ โดยจะทำการตรวจสอบภายใน และภายนอกของตัวถังน้ำ ปีละ 1 ครั้ง เพื่อทำการตรวจสอบถึงความเสียหาย หรือการก่อตัวกันของคราบสกปรกต่างๆ ทั้งภายในและภายนอก ซึ่งอาจจะเกิดระหว่างการทำ Hydrostatic Test
    2. การตรวจสอบนี่ไม่ได้เป็นข้อกำหนดตามกฎหมายในหลายๆ ประเทศ แต่ถือเป็นมาตรฐานของอุตสาหกรรมดำน้ำ
    3. การตรวจสอบโดยการแยก Valve ออกจากคอถังดำน้ำ จากนั้นจึงทำการตรวจสอบเกลียว, O-ring และทาซิลิโคน รวมถึงการทำการตรวจสอบผนังภายในและภายนอก ซึ่งอาจจะเป็นปัญหาต่อถังดำน้ำได้

การทำ Visual Inspection โดยผู้เชี่ยวชาญ

Valve ของถังดำน้ำมีความแตกต่างกันอย่างไร

  1. K valveคือ Sample on/off valve ถังดำน้ำที่ใช้ในปัจจุบันเป็นแบบ K valve ร้อยเปอร์เซ็นต์ ใช้เป็นที่แพร่หลาย

 K valve

  1. J valveซึ่งเป็น valve ที่ประกอบไปด้วยกลไก Reserve เมื่ออากาศเต็มถังvalve จะอยู่ในตำแหน่ง Up หรือขึ้นบน และเมื่ออากาศภายในถังลดต่ำลงเหลือประมาณ 20-40 Bar หรือ 300-500 PSI นักดำน้ำจะปรับ valve ลงมาในตำแหน่ง Down หรือตำแหน่งลงล่าง ซึ่งแนวคิดในการออกแบบ valveลักษณะนี้ เพื่อเป็นการเตือนนักดำน้ำว่าความดันภายในถังลดต่ำลงแล้ว และนักดำน้ำควรเริ่มว่ายกลับขึ้นสู่ผิวน้ำ ปัจจุบันนี้ไม่ค่อยพบ valve ลักษณะนี้ เพราะการออกแบบของ Pressure gauge มีความแม่นยำขึ้น เมื่ออัดอากาศจะต้องปรับ valve ให้อยู่ในตำแหน่งลงล่าง และเมื่ออากาศเต็มแล้วก็จะปรับไปที่ตำแหน่งบน เพื่อพร้อมที่จะใช้อากาศในถังได้

J valve

  1. DIN valveได้รับความนิยมในประเทศแถบยุโรปมาช้านาน เป็นการประกอบโดยวิธีการ First stage ของ regulator จะเป็นเสมือน valve ตัวผู้ และคอถังดำน้ำจะเป็นเสมือน valve ตัวเมีย ซึ่งจะมีข้อได้เปรียบเหนือกว่าการประกอบแบบYoke screw ที่ใช้กันปกติในปัจจุบัน
    1) จะเกิดความแน่นหนาขึ้นในการประกอบ โดยที่ O-ring จะอยู่ระหว่าง valveทั้งสอง
    2) เนื่องจาก  Regulator และถังดำน้ำเป็นสกรูน็อตหมุนเข้าหากัน จึงทำให้มีความแข็งแรงในการประกอบอย่างมาก และได้รับความนิยมสำหรับผู้ที่ชอบดำถ้ำ หรือดำเรือจม ซึ่งจะมีโอกาสกระแทกผนังถ้ำ หรือเรือจมได้มาก

            

               DIN valve 

อะไรคืออุปกรณ์ซึ่งควบคุมความปลอดภัยของถังดำน้ำ เมื่อมีแรงอัดอากาศที่เกินกว่าปกติ?
เคยคิดอยู่เหมือนกัน ถ้าเราอัดอากาศเกินแรงดันสูงสุดที่ถังรับได้หล่ะจะเป็นอย่างไร เพราะมีหลายครั้งที่ผมอัดอากาศอยู่แต่ก็เผลอเดินไปทำธุระบ้าง หรือบางทีก็ไปยืนคุยโม้กับคนอื่นอยู่ ปรากฎว่าถังดำน้ำนั้นเต็มไปตั้งนานแล้ว แต่โชคดีที่ตัวเครื่องอัดอากาศ (Compressure) มีระบบควบคุมแรงดันเอาไว้ ไม่งั้นถังจะแตกแน่เลย จริงหรือเปล่า ? คำตอบก็คือไม่จริง เนื่องจากที่วาล์วของถังดำน้ำจะมีระบบความปลอดภัยอีกส่วนหนึ่งนั่นก็คือ Burst disk แล้วเจ้าเหรียญตัวนี้มันคืออะไร และมีประโยชน์อย่างไรกันหล่ะครับ

Burst disk เกิดการโก่งตัวและแตกเนื่องจากแรงดันเกินปกติ

Burst disks ( เหรียญโลหะทำจากทองแดง) จะประกอบอยู่ตรงคอถังดำน้ำเพื่อลดความเสี่ยงอันเนื่องมาจากแรงอัดอากาศที่เกินกว่าปกติ จนอาจก่อให้เกิดการระเบิดขึ้นได้  โดยเหรียญนี้จะแตกออกเมื่อความดันมากกว่า 125-166% เหนือความดันปกติ ซึ่งการผลิตวาล์วถังดำน้ำถูกควบคุมโดยข้อกำหนดตามกฎหมายสากล อย่างไรก็ตามเหรียญเล็กๆ นี้อาจจะเกิดการอ่อนตัวเมื่อเวลาผ่านไป ดังนั้นควรทำการตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอ

ที่มา: 1. The Encyclopedia of Recreational Diving; PADI
:2. Dive Industry Technician Handbook; ASSET  
ภาณุ  แช่มชื่น เรียบเรียง