เครื่องหยั่งน้ำ (ECHO SOUNDER)
เครื่องหยั่งน้ำเป็นเครื่องช่วยการเดินเรือที่ถูกนำมาใช้ก่อนอุปกรณ์เดินเรืออิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ โดยนำมาใช้ครั้งแรกประมาณปี 1925 ทำงานโดยอาศัยหลักการสะท้อนเสียงใต้น้ำเป็นหลัก เครื่องหยั่งน้ำสามารถใช้ได้โดยไม่มีข้อจำกัดเกี่ยวกับสภาพอากาศหรือกลางวันกลางคืนทั้งยังไม่ขึ้นอยู่กับสิ่งภายนอก สามารถใช้ทั้งในเรือดำน้ำและเรือผิวน้ำ ตั้งแต่เรือรบ และเรือสินค้า เรือประมง จนถึงเรือเดินทะเลทั่วไป
เครื่องหยั่งน้ำแบ่งออกเป็น 3 ประเภทใหญ่ๆ
1. ใช้ในเรื่องความปลอดภัยในการเดินเรือ
2. ใช้หาตำแหน่งที่เรือหรือใช้งานด้านการสำรวจ
3. ใช้เพื่อการประมงหาปลาหรือหาวัตถุใต้น้ำ
เครื่องหยั่งน้ำเป็นอุปกรณ์เดินเรือแบบ BATHYMETIC NAVIGATION
BATHYMETIC NAVIGATION การเดินเรือดังกล่าวเป็นการเดินเรือสาขาหนึ่งเช่นเดียวกับการเดินเรืออิเล็กทรอนิกส์ หรือ เดินเรือดาราศาสตร์ ต่างกันเพียงใช้จุดอ้างอิงใต้น้ำเท่านั้น ในทางสมุทรศาสตร์ได้แบ่งเขตต่างๆ ในทะเล หรือขอบทวีป (CONTINENTAL MARGIN) ออกเป็น 4 เขตดังนี้
1. เขตไหล่ทวีป
2. เขตลาดทวีป
3. เขตลาดชัน
4. เขตท้องทะเลลึก
การสะท้อนของเสียงใต้น้ำ
เสียงเดินทางใต้น้ำด้วยความเร็วไม่คงที่ ความเร็วของเสียงใต้น้ำจะเปลี่ยนแปลงตามความเค็มและอุณหภูมิเป็นและปัจจัยที่สำคัญในการเปลี่ยนแปลงความเร็วของกระแสน้ำ ความเร็วเสียงมาตรฐานที่ใช้กับเครื่องหยั่งน้ำ 4,800 ฟุต/วินาที
หลักการทำงานของเครื่องหยั่งน้ำ
หลักการทั่วไป โดยการส่งคลื่นเสียง แบบ PULSE ลงน้ำในแนวดิ่ง ลำคลื่นของเสียงที่ส่งมีลักษณะรูปกรวย (CONE) เมื่อเสียงกระทบพื้นท้องทะเลก็จะสะท้อนกลับมายังเรือ แล้วจับเวลาที่เสียงเดินทางไป-กลับ
การคำนวณความลึกของเครื่องหยั่งน้ำ
D = ½ TIME x V
D = ความลึก (ฟุต)
TIME = เวลาที่เสียงเดินทางไปกลับ (วินาที)
V = ความเร็วของเสียงใต้น้ำ (4,800 ฟุต/วินาที)
การทำงานของเครื่องหยั่งน้ำ เริ่มจาก PULSE GENERATOR จะผลิตพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (CW ELECTROMAGNETIC SIGNAL) พลังงานนี้จะถูกส่งผ่าน TRANSDUCER ซึ่งจะเปลี่ยนพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าให้เป็นพลังงานเสียงจากนั้นตัว PROJECTOR (ส่วนหนึ่งของ TRANSDUCER) จะส่งเสียงลงน้ำในแนวดิ่ง
การแพร่ของคลื่นเสียงใต้น้ำพลังงานเสียงส่วนหนึ่งจะกระจายเป็น BEAM ขนาดเล็ก ๆ (SIDE LOPES) เมื่อเสียงกระทบพื้นท้องทะเลก็จะสะท้อนกลับมายังเรือ HYDROPHONE (อยู่ใน TRANSDUCER) จะรับเสียงที่สะท้อนนั้น ผ่านมายัง TRANSDUCER ซึ่งจะเปลี่ยนเสียงกลับเป็นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า จากนั้น พลังงานดังกล่าวจะถูกขยายโดย AMPLIFIER ความลึกจะแสดงผลที่ ECHOMETER (หรือ สเกลวงกลม) ซึ่งบางรุ่นอาจแสดงผลเป็นตัวเลข DIGITAL หรือ/และ ECHOGRAM ซึ่งเป็นกราฟบันทึกค่าความลึก
ส่วนประกอบของเครื่องหยั่งน้ำ Components of Echo sounder
OSCILLATOR หรือ TRANSDUCER ทำหน้าที่ผลิตความถี่เสียง ในกรณีส่งคลื่นเสียงและแปลงความถี่เสียงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ในกรณีรับเสียงสะท้อนเข้ามา PULSE GENERATOR เป็นตัวแปลงความถี่ให้เป็น PULSE เพื่อส่งคลื่นออกไป AMPLIFIER ทำหน้าที่ขยายพลังงานเสียงที่รับเข้ามาให้แรงขึ้น INDICATOR เป็นภาคแสดงผลของเครื่องหยั่งน้ำ อาจเป็นสเกลวงกลมให้ใช้ไฟแสดงค่าความลึก (ECHOMETER) หรือ กระดาษแสดงผลเป็นเส้นกราฟ (ECHOGRAM) บางรุ่นอาจแสดงผลเป็นตัวเลขได้ด้วยหน่วยแสดงผลเป็นฟุต, FATHOM หรือ เมตร
การอ่าน ECHOGRAM
ในการเดินเรือการใช้ ECHOGRAM มีประโยชน์มาก เพราะนอกจากให้ความลึกแล้วยังสามารถแสดงลักษณะของพื้นท้องทะเลได้ การที่สามารถวิเคราะห์ความหมายที่แสดงผล ECHOGRAM ได้ จำเป็นในการเดินเรือเป็นอย่างมาก การแสดงผลในรูปแบบที่มักพบเห็นมีดังนี้
SIDE ECHOES เกิดจากการส่งคลื่นเสียงเป็นรูปกรวย ความลึกที่ปรากฏมักมากกว่าความลึกจริงเสมอ ขรุขระไม่เป็นระเบียบหรือ การโคลงของเรือ
MULTIPLE BOTTOM RETURN เกิดจากการสะท้อนกลับไปกลับมา ระหว่างพื้นท้องทะเลกับผิวน้ำ หลายครั้ง ความผิดปกตินี้จะเห็นชัดในเขตน้ำตื้นโดยเฉพาะบริเวณที่เป็นกองหิน
DEEP SCATTERING LAYER เกิดจากเสียงสะท้อนกลับเมื่อไปกระทบชั้นของสิ่งมีชีวิตใต้ทะเลอยู่หนาแน่น จะปรากฏเป็นแถบเหนือพื้นท้องทะเล ในเวลากลางคืนจะลอยขึ้นสู่ผิวน้ำและจมลงในเวลากลางวัน
SEA SURFACE NOISE เกิดจากฟองอากาศของใบจักรหรือท่อไอเสีย จะปรากฏเป็นสัญญาณรบกวนบริเวณเส้นเกณฑ์ศูนย์
INTERFERENCE NOISE การรบกวนอาจมาจากมอเตอร์, เครื่องไฟฟ้า, เครื่องหยั่งน้ำของเรือเราและเรื่ออื่น
FISH SCHOOL (ฝูงปลา) เครื่องหยั่งน้ำสามารถแสดงฝูงปลาหรือปลาขนาดใหญ่ได้ ขีดความสามารถดังกล่าวทำให้มีการใช้เครื่องหยั่งน้ำกันแพร่หลายในบรรดาเรือประมง
การปรับแก้เครื่องหยั่งน้ำ (CALIBRATION) เมื่อใช้ระยะเวลาหนึ่งแล้ว เครื่องอาจให้ค่าความลึกผิดพลาดได้ ดังนั้นในปีหนึ่ง ๆ ควรมีการ CALBRATE 2-3 ครั้ง
คำแนะนำในการใช้เครื่องหยั่งน้ำ
1. เมื่อเรือเข้าอู่แห้ง ห้ามทาสีทับหน้าแปลนของ TRANSDUCER เพียงทำความสะอาด TRANSCUCER เช็ดจารบี หรือคราบน้ำมันให้สะอาดก็เพียงพอ
2. ในการเดินเรือในเขตน้ำตื้น ควรเดินเครื่องหยั่งน้ำอย่างต่อเนื่อง
3. ควรเลือกใช้แผนที่ SCALE ที่เหมาะสม (ควรพิจารณาใช้ SCALE ใหญ่)
4. ระวังอ่านหน่วยความลึกผิด FOOT, FATHOM, METER)
5. ความลึกที่เครื่องหยั่งน้ำแสดง มิใช่ความลึกบริเวณใต้ท้องเรือเสมอไป ตัวอย่างเครื่องหยั่งน้ำ KODEN CVS-126 รุ่นใหม่ล่าสุด
Written by R-Yong
เครื่องหยั่งน้ำเป็นเครื่องช่วยการเดินเรือที่ถูกนำมาใช้ก่อนอุปกรณ์เดินเรืออิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ โดยนำมาใช้ครั้งแรกประมาณปี 1925 ทำงานโดยอาศัยหลักการสะท้อนเสียงใต้น้ำเป็นหลัก เครื่องหยั่งน้ำสามารถใช้ได้โดยไม่มีข้อจำกัดเกี่ยวกับสภาพอากาศหรือกลางวันกลางคืนทั้งยังไม่ขึ้นอยู่กับสิ่งภายนอก สามารถใช้ทั้งในเรือดำน้ำและเรือผิวน้ำ ตั้งแต่เรือรบ และเรือสินค้า เรือประมง จนถึงเรือเดินทะเลทั่วไป
เครื่องหยั่งน้ำแบ่งออกเป็น 3 ประเภทใหญ่ๆ
1. ใช้ในเรื่องความปลอดภัยในการเดินเรือ
2. ใช้หาตำแหน่งที่เรือหรือใช้งานด้านการสำรวจ
3. ใช้เพื่อการประมงหาปลาหรือหาวัตถุใต้น้ำ
เครื่องหยั่งน้ำเป็นอุปกรณ์เดินเรือแบบ BATHYMETIC NAVIGATION
BATHYMETIC NAVIGATION การเดินเรือดังกล่าวเป็นการเดินเรือสาขาหนึ่งเช่นเดียวกับการเดินเรืออิเล็กทรอนิกส์ หรือ เดินเรือดาราศาสตร์ ต่างกันเพียงใช้จุดอ้างอิงใต้น้ำเท่านั้น ในทางสมุทรศาสตร์ได้แบ่งเขตต่างๆ ในทะเล หรือขอบทวีป (CONTINENTAL MARGIN) ออกเป็น 4 เขตดังนี้
1. เขตไหล่ทวีป
2. เขตลาดทวีป
3. เขตลาดชัน
4. เขตท้องทะเลลึก
การสะท้อนของเสียงใต้น้ำ
เสียงเดินทางใต้น้ำด้วยความเร็วไม่คงที่ ความเร็วของเสียงใต้น้ำจะเปลี่ยนแปลงตามความเค็มและอุณหภูมิเป็นและปัจจัยที่สำคัญในการเปลี่ยนแปลงความเร็วของกระแสน้ำ ความเร็วเสียงมาตรฐานที่ใช้กับเครื่องหยั่งน้ำ 4,800 ฟุต/วินาที
หลักการทำงานของเครื่องหยั่งน้ำ
หลักการทั่วไป โดยการส่งคลื่นเสียง แบบ PULSE ลงน้ำในแนวดิ่ง ลำคลื่นของเสียงที่ส่งมีลักษณะรูปกรวย (CONE) เมื่อเสียงกระทบพื้นท้องทะเลก็จะสะท้อนกลับมายังเรือ แล้วจับเวลาที่เสียงเดินทางไป-กลับ
การคำนวณความลึกของเครื่องหยั่งน้ำ
D = ½ TIME x V
D = ความลึก (ฟุต)
TIME = เวลาที่เสียงเดินทางไปกลับ (วินาที)
V = ความเร็วของเสียงใต้น้ำ (4,800 ฟุต/วินาที)
การทำงานของเครื่องหยั่งน้ำ เริ่มจาก PULSE GENERATOR จะผลิตพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (CW ELECTROMAGNETIC SIGNAL) พลังงานนี้จะถูกส่งผ่าน TRANSDUCER ซึ่งจะเปลี่ยนพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าให้เป็นพลังงานเสียงจากนั้นตัว PROJECTOR (ส่วนหนึ่งของ TRANSDUCER) จะส่งเสียงลงน้ำในแนวดิ่ง
การแพร่ของคลื่นเสียงใต้น้ำพลังงานเสียงส่วนหนึ่งจะกระจายเป็น BEAM ขนาดเล็ก ๆ (SIDE LOPES) เมื่อเสียงกระทบพื้นท้องทะเลก็จะสะท้อนกลับมายังเรือ HYDROPHONE (อยู่ใน TRANSDUCER) จะรับเสียงที่สะท้อนนั้น ผ่านมายัง TRANSDUCER ซึ่งจะเปลี่ยนเสียงกลับเป็นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า จากนั้น พลังงานดังกล่าวจะถูกขยายโดย AMPLIFIER ความลึกจะแสดงผลที่ ECHOMETER (หรือ สเกลวงกลม) ซึ่งบางรุ่นอาจแสดงผลเป็นตัวเลข DIGITAL หรือ/และ ECHOGRAM ซึ่งเป็นกราฟบันทึกค่าความลึก
ส่วนประกอบของเครื่องหยั่งน้ำ Components of Echo sounder
OSCILLATOR หรือ TRANSDUCER ทำหน้าที่ผลิตความถี่เสียง ในกรณีส่งคลื่นเสียงและแปลงความถี่เสียงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ในกรณีรับเสียงสะท้อนเข้ามา PULSE GENERATOR เป็นตัวแปลงความถี่ให้เป็น PULSE เพื่อส่งคลื่นออกไป AMPLIFIER ทำหน้าที่ขยายพลังงานเสียงที่รับเข้ามาให้แรงขึ้น INDICATOR เป็นภาคแสดงผลของเครื่องหยั่งน้ำ อาจเป็นสเกลวงกลมให้ใช้ไฟแสดงค่าความลึก (ECHOMETER) หรือ กระดาษแสดงผลเป็นเส้นกราฟ (ECHOGRAM) บางรุ่นอาจแสดงผลเป็นตัวเลขได้ด้วยหน่วยแสดงผลเป็นฟุต, FATHOM หรือ เมตร
การอ่าน ECHOGRAM
ในการเดินเรือการใช้ ECHOGRAM มีประโยชน์มาก เพราะนอกจากให้ความลึกแล้วยังสามารถแสดงลักษณะของพื้นท้องทะเลได้ การที่สามารถวิเคราะห์ความหมายที่แสดงผล ECHOGRAM ได้ จำเป็นในการเดินเรือเป็นอย่างมาก การแสดงผลในรูปแบบที่มักพบเห็นมีดังนี้
SIDE ECHOES เกิดจากการส่งคลื่นเสียงเป็นรูปกรวย ความลึกที่ปรากฏมักมากกว่าความลึกจริงเสมอ ขรุขระไม่เป็นระเบียบหรือ การโคลงของเรือ
MULTIPLE BOTTOM RETURN เกิดจากการสะท้อนกลับไปกลับมา ระหว่างพื้นท้องทะเลกับผิวน้ำ หลายครั้ง ความผิดปกตินี้จะเห็นชัดในเขตน้ำตื้นโดยเฉพาะบริเวณที่เป็นกองหิน
DEEP SCATTERING LAYER เกิดจากเสียงสะท้อนกลับเมื่อไปกระทบชั้นของสิ่งมีชีวิตใต้ทะเลอยู่หนาแน่น จะปรากฏเป็นแถบเหนือพื้นท้องทะเล ในเวลากลางคืนจะลอยขึ้นสู่ผิวน้ำและจมลงในเวลากลางวัน
SEA SURFACE NOISE เกิดจากฟองอากาศของใบจักรหรือท่อไอเสีย จะปรากฏเป็นสัญญาณรบกวนบริเวณเส้นเกณฑ์ศูนย์
INTERFERENCE NOISE การรบกวนอาจมาจากมอเตอร์, เครื่องไฟฟ้า, เครื่องหยั่งน้ำของเรือเราและเรื่ออื่น
FISH SCHOOL (ฝูงปลา) เครื่องหยั่งน้ำสามารถแสดงฝูงปลาหรือปลาขนาดใหญ่ได้ ขีดความสามารถดังกล่าวทำให้มีการใช้เครื่องหยั่งน้ำกันแพร่หลายในบรรดาเรือประมง
การปรับแก้เครื่องหยั่งน้ำ (CALIBRATION) เมื่อใช้ระยะเวลาหนึ่งแล้ว เครื่องอาจให้ค่าความลึกผิดพลาดได้ ดังนั้นในปีหนึ่ง ๆ ควรมีการ CALBRATE 2-3 ครั้ง
คำแนะนำในการใช้เครื่องหยั่งน้ำ
1. เมื่อเรือเข้าอู่แห้ง ห้ามทาสีทับหน้าแปลนของ TRANSDUCER เพียงทำความสะอาด TRANSCUCER เช็ดจารบี หรือคราบน้ำมันให้สะอาดก็เพียงพอ
2. ในการเดินเรือในเขตน้ำตื้น ควรเดินเครื่องหยั่งน้ำอย่างต่อเนื่อง
3. ควรเลือกใช้แผนที่ SCALE ที่เหมาะสม (ควรพิจารณาใช้ SCALE ใหญ่)
4. ระวังอ่านหน่วยความลึกผิด FOOT, FATHOM, METER)
5. ความลึกที่เครื่องหยั่งน้ำแสดง มิใช่ความลึกบริเวณใต้ท้องเรือเสมอไป ตัวอย่างเครื่องหยั่งน้ำ KODEN CVS-126 รุ่นใหม่ล่าสุด
Written by R-Yong