ปืนฉีดน้ำ: ยิง (น้ำ) ใส่กันในวันสงกรานต์

Written by Ouroboros on . Posted in ทั่วไป, ฟิสิกส์, วิทยาศาสตร์, วิทย์ทั่วไป, เทคโนโลยี




หน้าที่ 1 - ปืนฉีดน้ำ สัญลักษณ์ของวันสงกรานต์?

อีกไม่นานจะถึงวันสงกรานต์แล้ว เป็นช่วงเทศกาลหยุดยาวที่หลายคนรอคอยที่จะเริงร่ากับสายน้ำ

             คนสมัยก่อนนิยมทำบุญในวันสงกรานต์อันเป็นวันขึ้นปีใหม่ของไทย  การรดน้ำจะปะพรมกันเพื่อความเป็นศิริมงคลพอให้คลายร้อนไปบ้าง แต่ประเพณีสงกรานต์ก็เปลี่ยนแปลงไปตามยุคสมัย ทุกวันนี้เรามุ่งเน้นกับการเล่นสาดน้ำใส่กันในวันสงกรานต์มากกว่าการทำบุญ  อุปกรณ์ในการเล่นน้ำอย่าง "ปืนฉีดน้ำ" จึงมีความสำคัญ จนแทบจะกลายเป็นสัญลักษณ์ของวันสงกรานต์ไปแล้ว


             เดิมทีปืนฉีดน้ำเป็นของเล่นของเด็กๆ ชาติตะวันตก ที่เล่นเกมสงครามกันในหน้าร้อน โดยใช้กระสุนน้ำแทนกระสุนจริง ปืนฉีดน้ำดูจะเข้ากับการละเล่นสาดน้ำยุคใหม่ของไทยได้เป็นอย่างดี เพราะสามารถพกพาน้ำไปด้วย และใช้น้ำแต่ละครั้งที่ยิงออกไปพอประมาณ ตอบสนองวิถีชีวิตที่เน้นความง่ายของยุคนี้อย่างลงตัว จึงได้รับความนิยมอย่างแพร่หลาย

             หลักการพื้นฐานของปืนฉีดน้ำนั้นไม่มีอะไรมาก แค่ให้แรงดันกับน้ำ ดันให้น้ำเคลื่อนที่ผ่านท่อเล็กๆ ออกไป ก็ได้กระสุนน้ำแล้ว แต่รายละเอียดของกลไกในการให้แรงดันกับน้ำมีหลายหลายรูปแบบและมีการพัฒนาเรื่อยมา เพื่ออำนวยความสะดวกให้กับผู้เล่น

ปืนฉีดน้ำแบบคลาสสิค

            ช่วงก่อนปี 2523 ปืนฉีดน้ำเป็นแบบง่ายๆ ยิงได้ไม่แรงนัก ประกอบด้วย ปั๊มเล็กๆ 1 ตัว มีท่อต่อออกมา 2 ท่อ ท่อหนึ่งใช้ดูดน้ำเข้าสู่ปั๊ม อีกท่อใช้พ่นน้ำออกจากปั๊ม
             ส่วนสำคัญของปั๊ม คือ วาล์วทางเดียว ทำด้วยลูกบอลยางขนาดเล็กอัดอยู่กับแหวนยางด้วยสปริง ป้องกันไม่ให้น้ำซึมผ่าน น้ำจะไหลผ่านวาล์วไปได้แต่ไหลกลับไม่ได้เพราะติดลูกบอลยาง 


[[233131]]
กลไกของปืนฉีดน้ำแบบคลาสสิค คลิกที่ไกเพื่อยิง


             ในปั๊มของฉีดน้ำมีวาวล์ทางเดียว 2  อัน คอยบังคับทิศทางการไหลของน้ำ อันแรกอยู่ที่ท่อดูดน้ำ อีกอันอยู่ที่ท่อยิง
ไกปืนเสมือนเป็นก้านสูบเมื่อเหนี่ยวไกจะดันน้ำในปั๊มให้ไหลไปตามท่อ ดันให้วาล์วท่อยิงเปิดออกด้านนอก และพุ่งออกไปเป็นเป็นกระสุนน้ำในที่สุด

             เมื่อปล่อยไกปืน ก้านสูบจะเลื่อนกลับ ทำให้ความดันในปั๊มลดลง จึงเป็นการดึงน้ำผ่านท่อดูดให้ผลักวาล์วเข้า และไหลมาเข้าสู่ปั๊ม แทนที่น้ำที่ยิงออกไป

             ปืนฉีดน้ำแบบคลาสสิคนี้จึงมีข้อจำกัดทั้งเรื่องความแรงของน้ำ ปริมาณน้ำที่ยิงออกไป และไม่สามารถยิงต่อเนื่องได้เพราะต้องรอให้ไกคืนตัวก่อน

ปืนฉีดน้ำแบบบาซูก้า



            เพื่อให้ฉีดน้ำได้มากขึ้น แรงขึ้น วิธีแก้ปัญหา คือ เพิ่มขนาดของปั๊มก็ต้องใช้แรงมากขึ้น จึงเปลี่ยนไปใช้แรงจากแขนแทนแรงจากนิ้ว เป็นที่ของปืนฉีดน้ำแบบบาซูก้า


            หลักการของปืนฉีดน้ำแบบบาซูก้าเหมือนกับกระบอกฉีดยา คือ เมื่อดึงก้านสูบก็จะดูดน้ำเข้าไปเก็บไว้ในกระบอกสูบ  เมือดันก้านสูบก็เป็นการยิงน้ำออกไป ปืนฉีดน้ำแบบนี้มีทั้งแบบที่ดูดน้ำและยิงทางช่องเดียวกัน อย่างปืนฉีดน้ำที่ทำจากท่อพีวีซี และแบบที่ช่องดูดน้ำกับช่องยิงแยกจากกัน โดยใช้วาล์วทางเดียวกั้นไม่ให้น้ำที่ดูดเข้ากระบอกไปแล้วไหลย้อนกลับ


[[233130]]
กลไกของปืนฉีดน้ำแบบบาซูกา คลิกก้านสูบเพื่อยิง


            ปืนฉีดน้ำแบบบาซูก้ายิงได้น้ำได้ปริมาณมาก และแรง แต่ก็ใช้แรงมากด้วย เพราะต้องใช้แรงแขนในการยิง ซึ่งไม่ต่างอะไรกับเครื่องออกกำลังกาย

ปืนฉีดน้ำแบบใช้มอเตอร์

            ในขณะที่ปืนฉีดน้ำแบบแบบบาซูก้าพัฒนาเพื่อเอาใจคนที่ชอบความแรง แต่ก็ต้องออกแรงเยอะหน่อยในการเล่น ปืนฉีดน้ำแบบใช้มอเตอร์ถูกออกแบบมาเพื่อเอาใจคนที่อยากเล่นแบบสบายๆ ไม่ต้องเหนื่อยมาก โดยใส่มอเตอร์และกลไกช่วยในการยิง ซึ่งแน่นอนว่าต้องใช้พลังงานไฟฟ้าจากถ่านไฟฉาย

            ไกปืนเป็นเพียงสวิตช์ เมื่อเหนี่ยวไกจะทำให้มอเตอร์หมุนเฟืองและลูกเบี้ยว ไปขยับก้านสูบอีกที ก้านสูบจะขยับเป็นจังหวะตามคาบการหมุนของเฟือง ดันให้กระสุนน้ำพุ่งออกไป


[[233128]]
กลไกของปืนฉีดน้ำแบบใช้มอเตอร์ คลิกค้างที่ไกเพื่อยิงต่อเนื่อง


            ปืนฉีดน้ำแบบใช้มอเตอร์ใชงานง่ายไม่ต้องใช้แรงมาก (แต่ต้องใช้เงินซื้อถ่าน) เพียงแค่เหนี่ยวไกค้างไว้ กระสุนจะยิงรัวออกไปเป็นจังหวะ เนื่องจากกลไกของปั๊มยังเป็นแบบเดียวกับปืนฉีดน้ำแบบคลาสสิค แต่ละนัดทิ่ยิงจึงไม่แรงนัก



หน้าที่ 2 - ปืนฉีดน้ำ ของเล่นหรืออาวุธ?

ปืนฉีดน้ำอัดแรงดัน (super soaker)



            ปืนฉีดน้ำแบบคลาสสิคมีแรงฉีดของน้ำน้อย ส่วนปืนฉีดน้ำแบบบาซูก้าแม้จะยิงได้แรง แต่ก็ค้องใช้แรงมากตามไปด้วย ต้องเลือกอย่างใดอย่างหนึ่ง

            จนกระทั่งปี 2525   นายลอนนีย์ จอร์นสัน ( Lonie Johnson)  นักฟิสิกส์นิวเคลียร์ ได้แนวคิดในการแก้ปัญหานี้โดยบังเอิญตอนที่ทดลองระบบระบายความร้อน ระหว่างที่ปั๊มอัดความดันเข้าถังน้ำ ถังเกิดรั่วทำให้น้ำพุ่งออกจากรูรั่วอย่างรุนแรง จึงปิ๊งไอเดียที่จะนำไปใช้กับปืนฉีดน้ำ
        
            หลักการทำงานของปืนฉีดน้ำอัดแรงดัน คือ การเพิ่มแรงดันให้น้ำภายในให้มากถึงระดับหนึ่งก่อนจะยิงน้ำออกไป ปืนยุคแรกมีถึงเก็บน้ำเพียงถังเดียว มีก้านชักเพื่ออัดอากาศเข้าไปในถึงเพื่อเพิ่มแรงดัน การเลื่อนก้านชักซ้ำๆ จะเพิ่มความดันในถังอัดให้สูงขึ้นเรื่อยๆ ระบบนี้มีข้อจำกัด คือ ต้องอัดอากาศหลายครั้งกว่าจะมีความดันพอ และยังมีข้อเสียอีกอย่างคือการอัดอากาศเข้าไปในถังเก็บน้ำ แรงดันทำให้รอยต่อถังเก็บน้ำเสียหายได้ง่าย


รูปปืนฉีดน้ำต้นแบบในสิทธิบัตรของลอนนีย์

            ต่อมามีการพัฒนาโดยแยกถังเป็น 2 ถัง ถังหนึ่งใช้บรรจุน้ำ อีกถังหนึ่งใช้อัดความดันโดยเฉพาะ มีท่อเชื่อมถึงกันและควบคุมการไหลของน้ำด้วยวาล์วทางเดียว
            เมื่อเลื่อนก้านชักออกน้ำจะถูกดูดจากถังบรรจุผ่านวาล์วเข้ามาพักในกระบอกสูบ เมื่อเลื่อนก้านชักกลับน้ำจะถูกดันผ่านวาล์วอีกอันหนึ่งไปยังถังอัดความดัน การอัดน้ำแทนอากาศเพิ่มความดันได้ได้มากกว่าจึงไม่ต้องเลื่อนก้านชักหลายครั้ง และการแยกถังอัดแรงดันออกมาต่างหากทำให้สามารถปืนทนต่อแรงดันได้มากขึ้น
            จากถังอัดความดันจะมีท่อต่อสำหรับยิงออก ซึ่งท่อนี้จะมีกระเดื่องไกปืนหนีบไว้ไม่ให้น้ำไหลผ่าน เมื่อหนี่ยวไกปืนกระเดื่องที่หนีบท่อไว้ก็จะเปิดออก  น้ำแรงดันสูงจากถังอัดความดันจะไหลผ่านท่อและพุ่งออกจากปากกระบอกปืน ด้วยความเร็วสูง

[[233127]]

            ความแรงของปืนแบบอัดแรงดัน จึงขึ้นอยู่กับแผ่นที่เป็นกระเดื่องกันไม่ให้น้ำพุ่งว่าทนแรงดันได้แค่ไหน หากทนแรงดันได้มากก็จะสามารถอัดแรงดันได้มากก่อนจะยิง ผู้ออกแบบต้องคำนึงถึงขนาดของปืน  ปริมาณน้ำและแรงดันให้ดี จึงสามารถออกแบบความแข็งของไกปืนที่เหมาะสมได้
            ถังอัดความดันก็ต้องรับแรงดันได้มากเช่นกัน ทุกวันนี้มีการนำยางมาทำเป็นถังอัดความดัน เมื่อปั๊มอัดความดันยางจะขยายตัว พอเหนี่ยวไกยางจะหดกลับช่วยดันใหน้ำยิงได้แรงยิ่งขึ้นอีก ปืนฉีดน้ำแบบนี้บางรุ่นสามารถยิงไปได้ไกลกว่า 15 เมตร!!
            ปัจจุบันปืนฉีดนำก็ยังคงพัฒนาไปอย่างไม่หยุดยั้ง ล่าสุดมีการปืนฉีดน้ำแบบอัดแรงดันที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรีจำหน่ายในต่างประเทศแล้ว ปืนแบบนี้สามารถยิงได้แรง และต่อเนื่อง แถมไม่ต้องเลื่อนคนชักเองด้วย

ปืนฉีดน้ำเป็นได้มากกว่าของเล่น

             เทคโนโลยีในการอัดน้ำให้พุ่งผ่านรูเล็กๆ ไม่ได้มีประโยชน์แค่การเอามาฉีดน้ำเล่นกันเท่านั้น แต่ในวงการอุตสาหกรรมมีการใช้เครื่องอัดแรงดันสูงมากๆ ดันน้ำให้พุ่งผ่านรูเล็กจิ๋วด้วยความเร็วสูง 2 ถึง 3 เท่าของความเร็วเสียง ด้วยความเร็วขนาดนี้สายน้ำที่พุ่งออกมาเป็นเหมือนมีดที่คมกริบ ตัดได้ทั้งหินและเหล็ก มีข้อดีกว่าใบมีดโลหะตรงที่ไม่ทำให้ให้วัสดุที่ถูกตัดเกิดความร้อนจนเสียหาย และยังมีความแม่นยำสูงมาก


[[233146]]

             นอกจากนี้ยังมีการนำไปใช้ล้างสีออกจากกำแพง โดยอัดน้ำให้เป็นละอองฝอย พุ่งออกไปด้วยความเร็วสูง เพื่อขูดเอาเนื้อสีออกจากกำแพง

[[233150]]

             จะเห็นว่าเทคโนโลยีเดียวกับที่ใช้สร้างของเล่นสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้อีกหลายด้าน

ปืนฉีดน้ำในวันสงกรานต์ ของเล่นหรืออาวุธ

             สำหรับปืนฉีดน้ำที่ใช้เล่นกัน คงไม่ใช่ว่ายิ่งยิงได้แรงจะยิ่งดี ความแรงที่ปืนยิงออกมาไม่ควรจะทำให้ร่างกายบาดเจ็บ แต่จากที่เคยทดสอบปืนฉีดน้ำที่ขายในบ้านเราพบว่า ปืนฉีดน้ำส่วนใหญ่สามารถยิงทะลุแผ่นอลูมิเนียมฟอยล์ที่อยู่ห่างออกไป 1.5 เมตร ได้

             การทดสอบด้วยแผ่นฟอยล์นั้น ใช้แผ่นฟอยล์แทนดวงตา โดยถือว่าอลูมิเนียมฟอยล์ทนแรงกระแทกได้พอๆ กับที่ดวงตารับได้ การที่ยิงปืนฉีดน้ำใส่ที่ระยะ 1.5 เมตร แล้วฟอยล์ทะลุ หมายถึง หากโดยยิงที่ดวงตาในระยะเดียวกันมีโอกาสสูงที่ตาจะบอด!!

             เพราะฉะนั้นถ้าจะเล่นปืนฉีดน้ำก็ควรคำนึงถึงความปลอดภัยของคนที่เราเล่นด้วย อย่าให้การละเล่นเป็นการทำร้ายกัน ในเมื่อปืนฉีดน้ำส่วนใหญ่ไม่ได้มาตรฐาน ถ้าอยากเล่นจริงๆ ก็ไม่ควรในระยะประชิดและหลีกเลี่ยงการยิงไปที่ใบหน้า อย่าให้การเล่นสาดน้ำหรือยิงปืนฉีดน้ำด้วยความคึกคะนองทำลายประเพณีอันดีงามของไทย


              และเพื่อความปลอดภัยต่อตัวเอง จะลองใช้ปืนฉีดน้ำแบบในรูปข้างล่างก็ได้ครับ


อ้างอิง
http://entertainment.howstuffworks.com/water-blaster.htm
http://110.164.68.234/news_raja/index.php?mode=topicshow&tp_id=1361
http://www.isoaker.com/Info/history_supersoaker.html
http://www.hasbro.com/nerf/en_US/supersoaker/



แสดงความคิดเห็น