การออกแบบและสร้างเครื่องผลักดันน้ำภายในท่อระบายน้ำ

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ธีรภัทร์ เนตรแก้ว, ธนวัฒน์ สมพงศ์พันธุ์

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

จิราภา ยอดเพชร

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนวิทยาศาสตร์จุฬาภรณราชวิทยาลัย พิษณุโลก

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2563

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

จากเหตุการณ์มหาอุทกภัยเมื่อปีพ.ศ.๒๕๕๔ ซึ่งส่งผลให้เกิดน้ำท่วมขังเป็นบริเวณกว้างตามพื้นที่ราบลุ่มแม่น้ำเจ้าพระยาและได้สร้างความเสียหายต่อชีวิตและทรัพย์สินของประชาชนรวมทั้งเศรษฐกิจของประเทศไทยเป็นอย่างมากส่วน(กรมอู่ทหารเรือ,๒๕๕๖) สาเหตุของน้ำท่วมขังก็คือท่อระบายน้ำไม่สามารถระบายน้ำได้เต็มประสิทธิภาพ เนื่องจากหลายสาเหตุเช่น การที่มีเศษอาหารหรือเศษขยะจากบ้านเรือนลงไปขวางทางเดินของน้ำจนทำให้น้ำไหลช้า การที่เกิดพายุฝนตกหนักจนทำให้มีปริมาณน้ำมากจนเกิดการไหลไม่ทัน(กาญจนาภักดีสาร,๒๕๕๔)

เพื่อให้การระบายน้ำเป็นไปด้วยความรวดเร็วในปี พ.ศ.๒๕๕๔ สำนักการระบายน้ำ กรุงเทพมหานคร ได้ประมูลจัดซื้อโครงการจัดหาเครื่องผลักดันน้ำเครื่องยนต์ดีเซลจำนวน ๑๔ เครื่อง ภายใต้วงเงินงบประมาณ ๔๙,๐๐๐,๐๐๐.- บาท (สี่สิบเก้าล้านบาทถ้วน) เป็นราคาที่รวมภาษีทุกชนิด ค่าธรรมเนียม และค่าใช้จ่ายอื่นๆ ทั้งหมดแล้ว ในการเสนอราคาผู้เสนอราคาต้องเสนอลดราคาขั้นต่ำ (Minimum Bid)ไม่น้อยกว่าครั้งละ ๙๐,๐๐๐.-บาท (เก้าหมื่นบาทถ้วน) จากราคาสูงสุดของการประมูลฯ และการเสนอราคา ครั้งถัดๆไป ต้องเสนอลดราคาครั้งละไม่น้อยกว่า ๙๐,๐๐๐.-บาท (เก้าหมื่นบาทถ้วน) จากราคาครั้งสุดท้ายที่เสนอลดแล้ว โดยมีฟังก์ชันการทำงานและสิ่งที่จะได้รับดังนี้ ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ Hydraulic ชนิดกันน้ำสามารถใช้งานโดยแช่น้ำได้ตลอดเวลาและมอเตอร์ Hydraulic เป็นแบบรับกำลังขับจากปั้ม Hydraulic ที่มีความเร็วรอบสูงสุดของปั้มไม่น้อยกว่า ๑,๕๐๐รอบต่อนาที และมีแรงดันสูงสุดไม่น้อยกว่า ๓๐๐บาร์ กำลังแรงม้าสูงสุดไม่น้อยกว่า ๑๕๐แรงม้า รอบเครื่องยนต์ดีเซล ๔ จังหวะไม่น้อยกว่า ๔ สูบ เครื่องยนต์ไม่เกิน ๒,๕๐๐ รอบต่อนาที มีระบบดับเครื่องยนต์อัตโนมัติเมื่อแรงดันน้ำมันเครื่องต่ำ โดยโครงสร้างจะต้องมีการซีลกันน้ำฝนและการสะเทือนได้เป็นอย่างดี มีระบบหล่อลื่น มีการระบายความร้อนของเครื่องยนต์ ระบบสตาร์ทเครื่องยนต์ด้วยระบบไฟฟ้าและใช้กุญแจสตาร์ท คุณสมบัติของโครงสร้างและวัสดุที่เหมาะสมตามมาตรฐานที่กำหนด มีความมั่นคงแข็งแรง มีการแสดงสถานะการทำงานต่างๆ และมีความปลอดภัยต่อการใช้งาน มีอุปกรณ์เสริมที่ได้มาตรฐาน มีประกันหลังการขาย และเครื่องผลักดันน้ำจำนวน ๑ ชุดมีความสามารถในการผลักดันน้ำได้ไม่น้อยกว่า ๙๐ ลบ.ม./นาที การจัดซื้อเครื่องผลักดันน้ำเพื่อนำมาใช้ในการผลักดันน้ำตามคูคลองต่างๆเพื่อเพิ่มความเร็วให้น้ำระบายออกสู่ทะเลโดยเร็วที่สุดจากการที่ได้นำเครื่องผลักดันน้ำมาใช้งานนั้นสามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการระบายน้ำได้เป็นอย่างดีเป็นการป้องกันและเตรียมการรับมือกับอุทกภัยที่อาจจะเกิดขึ้นในปีอนาคต(สำนักการระบายน้ำ,๒๕๕๔) แต่หลังจากมีการจัดซื้อก็ได้มีกระแสวิพากษ์วิจารณ์บนโลกออนไลน์ถึงปัญหาต่างๆของเครื่องผลักดันน้ำถามถึงความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจในขั้นตอนตั้งแต่การสั่งซื้อไปจนระหว่างการระบายน้ำ อยู่มากมายไม่ว่าจะเป็น ในส่วนของตัวเครื่องนั้นมีราคาที่สูงมาก (ราคาประมาณ ๓,๐๐๐,๐๐๐.บาทต่อเครื่อง) เนื่องจากไม่สามารถผลิตขึ้นมาใช้เองได้จึงทำให้ต้องนำเข้าจากต่างประเทศ ใช้น้ำมันเป็นพลังงานในการทำงานที่ฟุ่มเฟือย(ประมาณ ๓-๕ลิตรต่อชั่วโมง) ไม่สามารถใช้ในท่อระบายน้ำได้ เนื่องจากมีขนาดใหญ่(มติพล ตั้งมติธรรม,๒๕๖๐) จากแนวคิดและปัญหาดังกล่าวกล่าวจึงทำให้กลุ่มของข้าพเจ้าสนใจที่จะประดิษฐ์อุปกรณ์ที่สามารถช่วยแก้ปัญหานี้ขึ้นมานั่นคือ “เครื่องผลักดันน้ำภายในท่อระบายน้ำ” โดยลักษณะของเครื่องผลักดันน้ำภายในท่อระบายน้ำนั้นจะเป็นรูปทรงกระบอกคล้ายกระสุนปืน แล้วมีใบพัดต่ออยู่ด้านท้ายซึ่งจะประกอบด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าขนาด ๓๐ วัตต์ที่เชื่อมต่อกับเพลาหมุนขนาด ๑๐ นิ้วอยู่ด้านในและมีใบพัดต่ออยู่ด้านนอกโดยหลักการการทำงานของเครื่องนี้คือ เมื่อเครื่องเริ่มต้นทำงานมอเตอร์จะทำให้ใบพัดเกิดการหมุนเมื่อใบพัดหมุนก็จะพัดเอาน้ำผ่านตัวเครื่องไปด้วยความเร็วที่มากกว่าการไหลเองโดยธรรมชาติของน้ำ ซึ่งจะทำให้การระบายน้ำรวดเร็วยิ่งขึ้นซึ่งจะมีประโยชน์ในการช่วยให้การระบายน้ำขังทำได้เร็ว

จึงทำให้ผู้ศึกษาเกิดแนวคิดที่จะสร้างเครื่องช่วยผลักดันน้ำภายในท่อระบายน้ำ ที่มีประสิทธิภาพใกล้เคียงเรือผลักดันน้ำขึ้น ซึ่งประโยชน์หรือข้อดีนั้นก็คือราคาที่ถูกกว่าเครื่องผลักดันน้ำ สามารถนำแนวคิดในการสร้างนั้นไปใช้ในเชิงพาณิชย์ในอนาคตได้อีกด้วย หรือจะทำให้ประเทศไทยไม่ต้องนำเข้าเครื่องผลักดันน้ำที่มีราคาแพง อีกทั้งยังใช้ประโยชน์ในครัวเรือนคือสามารถช่วยผู้คนที่ได้รับผลกระทบของปัญหาน้ำท่วมขังที่ใช้เวลาในการระบายทำให้ระบายได้รวดเร็วยิ่งขึ้นเพราะมีราคาที่ถูกกว่าจึงสามารถซื้อมาใช้ระบายน้ำที่ขังภายในครัวเรือนได้เลยหรือจะใช้ภายในท่อระบายน้ำทั่วๆไปที่มีน้ำขังได้อีกด้วย