วารสารว ชาการโรงเร ยนนายเร อ

Transcription

1 วารสารว ชาการโรงเร ยนนายเร อ ด านว ทยาศาสตร และเทคโนโลย ROYAL THAI NAVAL ACADEMY JOURNAL OF SCIENCE AND TECHNOLOGY บทความว จ ย ป ท 1 ฉบ บท 1 ส งหาคม The Study of Maekhong River Bank Protection due to the Construction of The North-South 1 Economic Corridor Bridge Project น.อ.พ น ย จ นช ย รน. 2. EMC Applications for the Navy: Reverberation Chamber Tests 14 น.ท.ช ตว น เชยสก ล รน. 3. Land Movement Studies using Continuous GPS Technique at Phrachunlachomklao Fort 21 น.อ.สมมาตร เน ยมน ล รน. Wim Simons 4. การพ ฒนาป นใหญ ต อส อากาศยานอ ตราจรสาหร บกองพลนาว กโยธ น 25 Development of Self-Propelled Anti-Aircraft Artillery for Royal Thai Marine Division น.ท. ผศ. อ ดมศ กด บ ญประเสร ฐ รน. 5. การทดสอบประจาหม อปปลงฟฟฟาท ใใ ในระบบจาหน าย ตามมาตรฐาน มอก The Routine Test of Distribution Transformer According to TIS บ ญเล ศ ส อเฉย 6. เปร ยบเท ยบประส ทธ ภาพของปผงโซลาร เซลล ปต ละ น ด 37 The Comparison of Solar Cell Panels Efficiency จ ระศ กด ส นส ขอ ดมช ย 7. การว เคราะห เปร ยบเท ยบการด ดซ บพล งงานของท อผน งบางท ใม ร ปร างหน าต ดหลากหลายภายใต ปรงด ด 46 Comparative analysis of energy absorption of thin walled tubes with various section geometries subjected to bending สมญา ภ นะยา ร ฐพงศ ปฏ กาน ง 8. วงจรค ณส ญญาณกระปสส ใครอดปรนต ใ ปรงด นตใาปละกาล งงานตใาโดยใ มอสทรานซ สเตอร ปบบขาเกตปล อยลอย 58 Low-Voltage Low-Power Four-Quadrant Current Multiplier Using Floating Gate-MOS Transistors มนตร คาเง น จ ระศ กด ชาญว ฒ ธรรม บทความว าการ 9. ห นยนต ส งหาร ปละการยอมร บจากมวลมน ษย าต 65 น.ท.ส ร ร ตน ไตรว ร ตน รน.

2 ท ปร กษาวารสารว ชาการโรงเร ยนนายเร อ ด านว ทยาศาสตร และเทคโนโลย พล.ร.ท.ร งศ กด เสร สว สด ผ บ ญชาการโรงเร ยนนายเร อ พล.ร.ต.ไตรขว ญ ไกรฤกษ รองผ บ ญชาการโรงเร ยนนายเร อ พล.ร.ต.นพดล ส ภากร รองผ บ ญชาการโรงเร ยนนายเร อ พล.ร.ต.บ ณฑ ตย จ นทโรจวงศ เสนาธ การโรงเร ยนนายเร อ พล.ร.ต.วศ นสรรพ จ นทวร นทร ห วหน าฝ ายศ กษาโรงเร ยนนายเร อ พล.ร.ต.ว น ส แจ งส ศาสตราจารย ฝ ายศ กษาโรงเร ยนนายเร อ น.อ.ส รภ กด ธาราจ นทร รองเสนาธ การโรงเร ยนนายเร อ น.อ.มนตร จ งม นคง รองห วหน าฝ ายศ กษาโรงเร ยนนายเร อ บรรณาธ การ น.อ.ผศ.ภาณ ว ชร ศร โปดก กองบรรณาธ การ น.อ.หญ ง รศ.ย วด เปรมว ช ย รศ.ดร.จ ระศ กด ชาญว ฒ ธรรม มหาว ทยาล ยเทคโนโลย พระจอมเกล าพระนครเหน อ น.อ.เกษม หวลบ ตตา ผศ.ดร.ท บท ม อ างแก ว จ ฬาลงกรณ มหาว ทยาล ย น.อ.หญ ง อ จฉรา จ นทรอาร ย ผศ.ดร.ชาย ชมภ อ นไหว สถาบ นเทคโนโลย พระจอมเกล าเจ าค ณทหารลาดกระบ ง น.อ.มนต เดช พ วไพบ ลย รศ.บ ญเล ศ ส อเฉย มหาว ทยาล ยเอเช ยอาคเนย น.อ.รศ.สมศ กด แจ มแจ ง น.อ.ผศ.นพปฎล ชะนะ น.อ.ศ.ภาณ ฤทธ ย กตะท ต น.อ.สมมาตร เน ยมน ล น.อ.สมมารถ ก บกระบ น.อ.ผศ.ศ กดา นฤน รนาท น.อ.อรรณพ เยาวสาล น.อ.หญ ง ส รวรรณ ล มส มพ นธ น.อ.ประพ นธ ศร เหน ยง น.ท.ผศ.อ ดมศ กด บ ญประเสร ฐ ว ตถ ประสงค 1. เพ อเผยแพร ผลงานบทความว จ ย ทางด านว ศวกรรมศาสตร และเทคโนโลย แก ผ สนใจท วไป 2. เพ อเป นส อกลางในการแลกเปล ยนความร ใหม ทางด านว ศวกรรมศาสตร และเทคโนโลย 3. เพ อเป นเอกสารรวบรวมรายงานและบทความว จ ยท น าสนใจและม ค ณค าทางว ชาการด านว ศวกรรมศาสตร และเทคโนโลย วาระการเผยแพร ป ละ 1 ฉบ บ สถานท ต ดต อ กองบรรณาธ การวารสารว ชาการโรงเร ยนนายเร อด านว ทยาศาสตร และเทคโนโลย โรงเร ยนนายเร อ เลชท 204 ถ.ส ข มว ท ต.ปากน า อ.เม องฯ จ.สม ทรปราการ โทรศ พท : โทรสาร : Address : rtnajournal.set@gmail.com บทความหร อข อค ดเห น ในวารสารว ชาการโรงเร ยนนายเร อ ด านว ทยาศาสตร และเทคโนโลย เป นทรรศนะส วนต วของผ เข ยน โรงเร ยนนายเร อหร อกองบรรณาธ การ ไม จ าเป นต องเห นด วย

3 บทบรรณาธ การ วารสารว ชาการโรงเร ยนนายเร อ ด านว ทยาศาสตร และเทคโนโลย ฉบ บน เป นฉบ บปฐมฤกษ หร อฉบ บแรก จ ดทาข น เพ อเผยแพร ผลงานว ชาการ บทความว จ ยและบทความว ชาการในด านว ศวรกรรมศาสตร ว ทยาศาสตร และเทคโนโลย ของน กว จ ย อาจารย โรงเร ยนนายเร อรวมท งคณาจารย และน ส ตน กศ กษาสถาบ นการศ กษาต าง ๆ ตลอดจนบ คคลท วไปท ต องการเผยแพร ผลงานว ชาการ ซ งเป นข นตอนหน งในการยกระด บผลงานว ชาการของโรงเร ยนนายเร อให ม มาตรฐานเป นท ยอมร บในระด บสากล ในฉบ บน ม บทความว จ ยทางด านว ศวกรรมศาสตร และว ทยาศาสตร เทคโนโลย ซ งม ความหลากหลายและน าสนใจท งส น เร มด วยงานว จ ยของ น.อ.พ น ย จ นช ย ดอกเตอร ทางว ศวกรรมแหล งน าท านได เสนอการศ กษาถ งผลกระทบจากการสร าง สะพานข ามแม น าโขง ซ งตอม อสะพานทาให เก ดการเปล ยนแปลงของกระแสน าและเก ดการก ดเซาะตล งและท องน า ต อด วย บทความว จ ยของว าท ดอกเตอร น.ท.ช ตว น เชยสก ล ซ งกาล งทาดอกเตอร อย ท ประเทศออสเตรเล ย ได เสนอแนวทางในการ ตรวจสอบการแพร คล นแม เหล กไฟฟ าของอ ปกรณ อ เล กทรอน กส ก อนนาไปต ดต งบนเร อรบหลวง ตามมาตรฐาน MIL-STD- 461F โดยใช เคร องม อในการตรวจสอบท ช อว า ห องสะท อนกล บ (Reverberation Chamber) เป นบทความท น าสนใจมาก สามารถนามาใช ประโยชน ในกองท พเร อได เป นอย างด ในอนาคต บทความท สามเป นของรองผ อานวยการกองว ชาว ศวกรรม อ ทกศาสตร ฝ ายศ กษา โรงเร ยนนายเร อ นาเสนอการว จ ยล กษณะการเล อนของแผ นด นหร อเปล อกโลกท ป อมพระจ ลจอมเกล า ใกล ๆ โรงเร ยนนายเร อน เอง โดยใช เทคน คจ พ เอส จะใช อย างไรต องลองเป ดอ านคร บ ท งสามบทความแรกน เป นภาษาอ งกฤษ เพราะวารสารฯ น เป ดร บพ มพ เผยแพร ท งภาษาไทยและภาษาอ งกฤษซ งม คาแนะนาร ปแบบการเข ยนอย ท ายเล ม บทความท ส ออกแนวน กรบเป นการประย กต เอาป นกลอากาศท ม ประส ทธ ภาพส งมาต ดต งบนรถบรรท กของ น.ท.ผศ.อ ดมศ กด บ ญประเสร ฐ อาจารย น กว จ ยอ นด บต น ๆ ของโรงเร ยนนายเร อ บทความท ห าเป นการนาเสนอการทดสอบเพ อตรวจสอบค ณสมบ ต ของหม อ แปลงจาหน ายว าเป นไปตามมาตรฐานหร อไม ของ รศ.บ ญเล ศ ส อเฉย อาจารย คณะว ศวกรรมศาสตร มหาว ทยาล ยเอเช ย อาคเนย ช งท านได นาเสนอกระบวนการทดสอบไว น าสนใจมาก บทความท หกเป นของ ผศ.จ ระศ กด ส นส ขอ ดมช ย ท านเป น อาจารย มหาว ทยาล ยเอเช ยอาคเนย ได เสนองานว จ ยในแนวพล งงานทดแทนโดยเสนอการศ กษาและเปร ยบเท ยบประส ทธ ภาพ ของแผงโซลาร เซลล ชน ดต าง ๆ สามารถนาความร น ไปใช ประโยชน ในการเล อกใช งานแผงโซลาร เซลล ได เป นอย างด ซ งป จจ บ น ม การนามาใช งานอย างแพร หลาย บทความท เจ ดมาไกลคร บ นาเสนอโดยอาจารย สมญา ภ นะยา และอาจารย ร ฐพงศ ปฏ กาน ง ท านท งสองเป นอาจารย ภาคว ชาว ศวกรรมเคร องกล คณะว ศวกรรมศาสตร มหาว ทยาล ยอ บลราชธาน ได เสนองานว จ ย การว เคราะห เปร ยบเท ยบการด ดซ บพล งงานของท ออล ม เน ยมผน งบางท ม ร ปร างหน าต ดหลากหลายภายใต แรงด ด ซ งจะม ผล ต อการย บต วของท อเป นงานว จ ยท น าสนใจเช นก น บทความท แปดเป นงานว จ ยด านวงจรอ เล กทรอน กส โดย ผศ.มนตร คาเง น อาจารย สถาบ นเทคโนโลย พระจอมเกล าเจ าค ณทหารลาดกระบ งและ รศ.จ ระศ กด ชาญว ฒ ธรรม ได นาเสนอวงจรค ณส ญญาณ กระแสส ครอดแรนต ใช แรงด นต าและกาล งงานต าโดยใช มอสทรานซ สเตอร แบบขาเกตปล อยลอยซ งสามารถใช ก บแรงด นเพ ยง 0.75 โวลท บทความส ดท ายเป นบทความว ชาการเก ยวก บห นยนต ส งหาร โดย น.ท.ส ร ร ตน ไตรว ร ตน อาจารย กองว ชา ว ศวกรรมเคร องกลเร อ ฝ ายศ กษา โรงเร ยนนายเร อ ได นาเสนอข อม ลท บ คลากรและหน วยงานท เก ยวข องก บกลไกอ นตรายน ได น ยามความหมายและจะให การยอมร บหร อไม อย างไรในอนาคตคงต องต ดตามต อไป บรรณาธ การ

4 บทความว จ ย สารบ ญ 1. The Study of Maekhong River Bank Protection due to the Construction of The North-South 1 Economic Corridor Bridge Project น.อ.พ น ย จ นช ย 2. EMC Applications for the Navy: Reverberation Chamber Tests 14 น.ท.ช ตว น เชยสก ล 3. Land Movement Studies using Continuous GPS Technique at Phrachunlachomklao Fort 21 น.อ.สมมาตร เน ยมน ล Wim Simons 4. การพ ฒนาป นใหญ ต อส อากาศยานอ ตราจรสาหร บกองพลนาว กโยธ น 25 Development of Self-Propelled Anti-Aircraft Artillery for Royal Thai Marine Division นาวาโท ผศ. อ ดมศ กด บ ญประเสร ฐ 5. การทดสอบประจาหม อแปลงไฟฟ าท ใช ในระบบจาหน าย ตามมาตรฐาน มอก The Routine Test of Distribution Transformer According to TIS บ ญเล ศ ส อเฉย 6. เปร ยบเท ยบประส ทธ ภาพของแผงโซลาร เซลล แต ละชน ด 37 The Comparison of Solar Cell Panels Efficiency จ ระศ กด ส นส ขอ ดมช ย 7. การว เคราะห เปร ยบเท ยบการด ดซ บพล งงานของท อผน งบางท ม ร ปร างหน าต ดหลากหลายภายใต แรงด ด 46 Comparative analysis of energy absorption of thin walled tubes with various section geometries subjected to bending สมญา ภ นะยา ร ฐพงศ ปฏ กาน ง 8. วงจรค ณส ญญาณกระแสส ครอดแรนต ใช แรงด นต าและกาล งงานต าโดยใช มอสทรานซ สเตอร แบบขาเกตปล อยลอย 58 Low-Voltage Low-Power Four-Quadrant Current Multiplier Using Floating Gate-MOS Transistors มนตร คาเง น จ ระศ กด ชาญว ฒ ธรรม บทความว ชาการ 9. ห นยนต ส งหาร และการยอมร บจากมวลมน ษย ชาต 65 น.ท.ส ร ร ตน ไตรว ร ตน

5 The Study of Maekhong River Bank Protection due to the Construction of The North-South Economic Corridor Bridge Project Capt. Dr. Phinai Jinchai Hydrographic Engineering Dept., Royal Thai Naval Academy, 204 Sukhumwit Road,Paknam, Samutprakan, 10270, Thailand บทค ดย อ: โครงการสะพานม ตรภาพไทย-ลาว เป นโครงการเช อมต อทางเศรษฐก จ โดยม การสร างเส นทางคมนาคมเช อมต อใน สามประเทศ ค อ ประเทศจ น ประเทศลาว และประเทศไทย โดยโครงการด งกล าวอย ในพ นท อ าเภอเช ยงของ จ งหว ดเช ยงราย ในการศ กษาผลกระทบจากโครงการจ าเป นต องม การศ กษาทางชลศาสตร โดยค าน งถ ง ข อม ลอ ทกว ทยาในพ นท ก อสร าง เพ อท จะทาให เข าใจถ งผลกระทบตอม อสะพานท ถ กสร างข นและหามาตรการในการสร างโครงสร างป องก นฝ งท ได ร บผลกระทบ ต อไป งานว จ ยน ม ว ตถ ประสงค เพ อศ กษาถ งการเปล ยนแปลงความเร วและท ศทางกระแสน าสาเหต จากผลกระทบจากการ ก อสร างตอม อสะพานในการศ กษาใช แบบจาลองคณ ตศาสตร สองม ต ช อ MIKE21 ผลล พธ ท ได จะถ กน าไปใช ในการการป องก น การก ดเซาะบร เวณตล งของพ นท โครงการ นอกจากน การประเม นผลกระทบส งแวดล อมในด านการก ดเซาะท องน าของพ นท โครงการม การใช แบบจาลองชลศาสตร ด งกล าวเพ อศ กษาผลกระทบทางด งท เก ดจากการก อสร าง โดยใช สมการของ Blench ใน การคานวณหาความล กการก ดเซาะพ นท องน า ผลท ได จากความหนาแน นการไหลของน าก อนและหล งม โครงการและแสดงให เห นถ งพ นท ท เก ดการก ดเซาะและความล กพ นท องน าท ก ดเซาะ จากการประเม นผลกระทบจะช วยให สามารถป องก นความ เส ยหายท จะเก ดจากโครงการได โดยจะม มาตรการป องก นซ งจะนามาใช ในการป องก นการก ดเซาะตล งต อไป คำสำค ญ: แบบจาลองชลศาสตร อ ทกว ทยา การก ดเซาะตล ง การก ดเซาะพ นท องน า Abstract: The project named The North-South Economic Corridor Bridge Project is one of the economic corridor programs aimed to construct a transportation network connecting three countries e.g. the People s Republic of China (PRC), Lao PDR and Thailand. In fact, the project construction has its site in Chiengkhong, Chiengrai, Thailand. To complete this project, hydraulic study based on hydrological data within the construction site is included in order to understand the impact of the bridge pillar construction, and to find out the solution for the bank protection. In this study, 2D mathematical model, MIKE21 was used for modeling and simulating the conditions and situations of the project. To illustrate, the result data in the erosion assessment is further considered for riverbank protection. In fact, the result of flux calculation of the water flow both before and after the project is to be presented the river bank erosion area. In addition, the environmental impact evaluation from the bridge construction has been presented by using the mathematical model for calculating the scour depth of the water bed. From these results, it is recommended that to prevent the damage caused by the project, the construction of the 600 meter gabions along both Thai and Laos river banks should be constructed. Keywords: hydrodynamic model, hydrology, bank erosion, scour depth 1

6 1. Introduction The project named The North-South Economic Corridor Bridge Project is one of the economic corridor programs aimed to construct a transportation network connecting three countries e.g. the People s Republic of China (PRC), Lao PDR and Thailand. To complete this project, hydraulic study based on hydrological data within the constructed site is included. In addition, the hydraulic model is needed The details of method and scope of study are mentioned as follows: 3. Scope of the study The scope of study can be divided in 4 sections: 3.1 To procure the model and data appropriate to the study, according to the objective. 3.2 To correct and confirm the result of the model. Fig. 1: Study area in order to understand the bridge pillar construction impact, and to find out the solution for the bank erosion from such impact. Therefore, hydrological information such as rainfall intensity, catchment areas and characteristics e.g. topography, stream flow, soil type, and etc. of constructed site and discharge of Mekong River (Figure 1.) are required and provided to support engineers according to design criteria. 2. Objective It is to study the current shift due to the pillar construction using the mathematical model. The erosion assessment is evaluated and the data then is further used for determining the riverbank protection. The model using in this current study is 2D- Hydrodynamic Model, which is capable of simulating according to the hydrological conditions of the area before and after the project. It s reliability can be verified by field data corrections and confirmation. 3.3 To define the appropriate case study as the sample of assessment and simulate as defined. 3.4 To assess the impact of the current to the river bank; and to recommend its protection plan due to the erosion shifted. The study of the impact due to the foundation post on circulation flow of water at the construction site of Mekong Bridge, Chiangkhong, Chiangrai has 2 main parts as follows: A) Study of present hydrological conditions at the repeating periods of 2 years, 10 years, 50 years, and 100 years. B) Study of hydrological conditions after the foundation post construction at the repeating periods of 2 years, 10 years, 50 years, and 100 years. 2

7 4. Methodology In this study, there are two main present parts which are hydraulic study and erosion evaluation in the studied area. In fact, the study focuses on the current condition and after the project condition. As a result, the data will be used in the erosion assessment which is further used for riverbank protection. The details are as follows: 4.1 Hydrodynamic Simulation The model MIKE21 from DHI Water and Environment is a mathematical model used for 2-D water flow characteristic calculation. The model assumes only 2 directions of water flow, i.e. northsouth, and east-west, excluding the earth-surface perpendicular direction. Elementary data for the model MIKE21 HD 1. Bathymetry Data - Topography map, ratio 1:250,000 and 1:50,000 - Bathymetric map, sounding survey in January Hydrographic data used in this study are water level and flow velocity. The data can be divided into 2 main groups, i.e. the water level and velocity current used for the model calibration and verification, and the water level used in the hydrological study before and after the project. The data detail is as followed: - Data used in the model calibration and verification the data used in this study are from the field observation. The data composes of water level of every 3 hours (daytime: ) from 3 stations. The data from 2 stations, i.e. upstream and downstream, is used as the boundary condition position for hydrological simulation. And the data from the station in vicinity of the construction site is used as the model calibration and verification. For the flow velocity calibration, the flow velocity observation data from 3 stations are used. - The flow data used in hydrological study before and after the project are the water levels which are analyzed at the boundary condition position both upstream and downstream. The summary is shown in tables 1 and 2. Tr Table 1: Upstream boundary condition (U/S BC) Q (cms) WL (m.msl) Flow Area (sq.m) 2 11, , , , , , , , , , , , Table 2: Downstream boundary condition (D/S BC) Tr Q (cms) WL (m.msl) Flow Area (sq.m) 2 11, , , , , , , , , , , ,

8 D/S Bc วารสารว ชาการโรงเร ยนนายเร อ ด านว ทยาศาสตร และเทคโนโลย ป ท 1 ฉบ บท 1 ส งหาคม D Bathymetry Setting-up The bathymetric data used in this study are from the sounding survey in the project area. The study of hydrological condition in the project area at present time and after the project construction is conducted using grid of size 10 x 10 square meters. The study area has its length for approximately 2500 meters both in the upstream and downstream directions from the construction site which can be expressed in the area of 3.04 square kilometers. From such boundary of study, the mesh of 194 grids x 400 grids is used (grid size 10 x 10 meters), as shown in figure 2-1 and figure 2-2 U/S Bc Fig. 2-1: Boundary of study for 2-D Bathymetry Setting-up and the grid setting. 4

9 Untitled (Grid spacing 10 meter) h ç0:00:00, Time step: 0, Layer: 0 Untitled [-] Above Below 332 Undefined Value Fig. 2-2: Boundary of study for 2-D Bathymetry Setting-up and the grid setting. 5

10 Since the grid used for the study is quite small, in order to keep calculating stability the time interval ( t) chosen from the modeling is 1 second. FLOOD SPEED 3.72 KNOT DIRECTION 120 DEGREE EBB SPEED 3.12 KNOT DIRECTION 121 DEGREE Nong Bua Wat Don Maha Wan Rong Rein Ban Don Maha Wan Bathymetric Surveying Chart Khong River The GMS North-South Economic Corridor Bridge Chiang Khong Distric, Chiang Rai Province Sounding in Meter Reference Chart datum : Mean Sea Level Surveyed on February 2, 2008 SCALE 1 : 7, Meter Datum Information Spheroild : WGS-1984 Coordinate System : U.T.M. GRID ZONE 47 Map Datum : World Geodetic System 1984 Datum Transformation : WGS 84 To Indian 75 Delta X : -206 Delta Y : -837 Delta Z : -295 LEGEND WAT, TEMPLE LOCATION OF TIDE GAUGE THAILAND FLOOD SPEED 3.39 KNOT DIRECTION 192 DEGREE EBB SPEED 4.12 KNOT DIRECTION 190 DEGREE Project Site BM128 BM127 Tide Gauge LAO PDR RONGRIEN, SCHOOL GPS BENCH MARK Sam Nak Song CURRENT MAP IN KHONG RIVER AT DEPTH M. 2-3 FEBRUARY 2008 FLOOD EBB Wat Pak Ing Lang Ban Pak Ing Tai FLOOD SPEED 1.06 KNOT DIRECTION 113 DEGREE EBB SPEED 1.55 KNOT DIRECTION 112 DEGREE Fig. 3-1: Result of current velocity calibration at the bridge construction site from 3 points of current survey. 6

11 Water Level (m.msl) วารสารว ชาการโรงเร ยนนายเร อ ด านว ทยาศาสตร และเทคโนโลย ป ท 1 ฉบ บท 1 ส งหาคม /2/2008 4/2/2008 6/2/2008 8/2/ /2/ /2/ /2/ /2/ /2/2008 time Fig. 3-2: Result of current velocity calibration at the bridge construction site from 3points of Current survey. Hydrodynamic Model Calibration and Hydrodynamic Model Verification From the model calibration the friction coefficient, Manning s M, is in between meter1/3/second, or equal to in the term of Manning s n. The water level calibration result showed a very good match. For the flow velocity calibration the result was fair, as shown in figure 3-1 and figure 3-2. After the model calibration, the result yielded was used to study the present and after-theproject hydrological conditions. Model Application - Hydrodynamic Computation Eight cases were studied, four cases with return periods 2, 10, 50, and 100 years for the present condition and four cases for after the project condition. 4.2 Scour depth evaluation In the evaluation, the highest erosion depth or scour depth is calculated by the Blench s equation (1969). D max = z(q 2 /F b0 ) (1) where D max = maximum scour depth in meters Z = factor accounting for the local flow pattern q = Local discharge density (m 3 /s/m width) = Zero base factor (Fig.4) F b0 The erosion of any position on any grid, the equation is calculated by following: where D (i,j) q (i,j) i j D (i,j) = z(q (i,j) 2 /F b0 ) (2) = maximum scour depth in meters at grid position i,j = Flux result at grid position i,j = Horizontal grid number = Vertical grid number 7

12 Fig. 4: Chart for estimating F b0 5. Result It was found that the flow pattern for all the return periods were identical. The flow in the vicinity of the pillar changes its direction to avoid the pillar and return to the usual flow condition. The farthest deviated distance was 350 meters from the pillar construction site. From that reason, the flow velocity in between the pillars and the river banks is increased. However, the study in normal condition (Tr100 years), the flow change due to the construction is small for before and after the project. In the case of high return period, the current may corrode both the channel and banks due to the change from the construction. The calculation results are shown from figure 5 to 7. From the change affected from the construction, the vertical eroded depth can be evaluated as shown in figure 5 to 7. It is found that the highest erosion depth affected from the project are 11, 26, 30 and 48 cm., for the return period 2, 10, 50, and 100 years, respectively. To prevent the damage caused by the project construction, the protection measure is applied to prevent the erosion of the banks by considering the protection area as: 1) Since the Mekong River is the river boundary between two countries, Thailand and Laos, the protected areas have to be equal to each bank by considering the bigger area first. 2) The velocity for the flood flow of the Mekong River is very high and the project is in the narrow part of the river. As a result, the flow current is higher than normal. Therefore, the protection should start from the narrow part from the upstream part of the project. For the return period of two years, the protection is not needed, for 5, 50, and 100 years return periods, the protection should be 300, 400, and 600 meters respectively. The relationship between the return periods and the protection areas is as shown in figure 8. In addition, the protection area positions are as shown in figure 9. 8

13 (kilometer) (kilometer) (kilometer) 01/01/90 13:23:20 (kilometer) (kilometer) m/s (kilometer) 01/01/90 13:23:20 2 m/s วารสารว ชาการโรงเร ยนนายเร อ ด านว ทยาศาสตร และเทคโนโลย ป ท 1 ฉบ บท 1 ส งหาคม Bridge line m/s 1 m/s (kilometer) (kilometer) 01/01/90 13:23:20 01/01/90 13:23:20 Fig. 5: Hydrological condition during flooding period, 100 years return period, before and after foundation pillar construction. Bridge line Fig. 6: Hydrological condition in the foundation post area during the flooding period, 100 years return period, before and after foundation pillar construction. 9

14 (kilometer) (kilometer) วารสารว ชาการโรงเร ยนนายเร อ ด านว ทยาศาสตร และเทคโนโลย ป ท 1 ฉบ บท 1 ส งหาคม Bridge line P Flux m^3/s/m (m^3/s/m) P Flux m^3/s/m (m^3/s/m) Above 44 Above Below 0 Below (kilometer) (kilometer) 01/01/90 13:23:20 01/01/90 13:23:20 Fig. 7: Flow density condition in the pillar area during the flooding period, 100 years repeating period, before and after foundation post construction. 10

15 (kilometer) วารสารว ชาการโรงเร ยนนายเร อ ด านว ทยาศาสตร และเทคโนโลย ป ท 1 ฉบ บท 1 ส งหาคม m (kilometer) 01/01/,/ 00:00:00 Bridge line Scour Depth (cm) Above Below 5 Fig. 8: Scour depth area that occurred after the project at 100 years repeating period 11

16 (kilometer) P Flux m^3/s/m (m^3/s/m) Above Below 0 วารสารว ชาการโรงเร ยนนายเร อ ด านว ทยาศาสตร และเทคโนโลย ป ท 1 ฉบ บท 1 ส งหาคม m (kilometer) 01/01/90 13:23:20 Fig. 9: Corrosion-protection-structure-shall-be location. The model result has shown the differences between before and after the project concerning the idea that the changes of the current cause the erosion. In fact, the worst case erosion affected from the magnitude and direction changes of the current before and after the project which can evaluate by Blench s equation. Therefore, this can lead to the protection measure to be used later. In this project, the bank protection is to use 600 meter gabions for both sides. Fig. 10: Corrosion-protection for the construction of the 600 meter gabions is recommended along both Thai and Laos river banks 12

17 6. Conclusions In conclusion, the environmental impact evaluation of the water bed scour depth from the bridge construction has been presented by using mathematical model. In fact, 2D mathematical model, MIKE21 was used for modeling and simulating the conditions and situations of the project. To illustrate, the result data in the erosion assessment is further considered for riverbank protection. The result of flux calculation of the water flow both before and after the project is to be presented the river bank erosion area. In addition, the environmental impact evaluation from the bridge construction has been presented by using the mathematical model for calculating the scour depth of the water bed. Since the Mekong River is the river boundary between two countries, Thailand and Laos, the protected areas have to be equal to each bank by considering the bigger area, and the velocity for the flood flow of the Mekong River is very high and the project is in the narrow part of the river. As a result, the flow current is higher than normal. Therefore, the protection should start from the narrow part from the north of the project. From these results, it is recommended that to prevent the damage caused by the project, the construction of the 600 meter gabions along both Thai and Laos river banks should be constructed as shown in figure 10. References [1] DHI., MIKE 21 User Guide. Danish Hydraulic Institute, 2000b [2] Richardson, E. V. and S. R. Davis., Evaluating Scour at Bridges, Hydraulic Engineering Circular No. 18. Publication No. FHWA-IP Third Edition, U.S. Department of Transportation, Federal Highway Administration [3] Blench, T., Discussion on scour at bridge crossing by Laursen, E.M, Part-1, Design Transmittals: East Pakistan Water and Power Development Authority, East-West Interconnector Project, Trans. ASCE, Vol. 127, Cpt. Dr.Phinai Jinchai was born in Pitsanuloke, Thailand, in He was received the B.Sc. in Hydrographic Engineering from Royal Thai Naval Academy, in 1992, and M.Sc. in Coastal & Oceanographic Engineering from University of Florida, USA., in 1998 and Ph.D in water resources engineering from Kasetsart University, in He interested in Hydrographic Survey,Port and Harbor Engineering, Coastal Engineering, Sediment Transport, Oceanography, Coastal Environment and Water resources engineering. 13

18 EMC Applications for the Navy: Reverberation Chamber Tests Chittawan Choeysakul, Franz Schlagenhaufer, and Peter Hall International Centre for Radio Astronomy (ICRAR) Building 610, Room 101 (Brodie-Hall Building) 1Turner Avenue, Bentley, Technology Park, WA 6102 Australia บทค ดย อ: อ ปกรณ อ เล กทรอน กส ท กชน ดท ใช บนเร อรบหลวง ม ความซ บซ อนในการแพร คล นแม เหล กไฟฟ า อาท เช น ระบบ โทรคมนาคม หร อ ระบบเรดาร จ งม ความจาเป นท ต องตรวจสอบการแพร คล นแม เหล กไฟฟ าของอ ปกรณ อ เล กทรอน กส ก อน นาไปต ดต งบนเร อรบหลวง ให เป นไปตามมาตรฐานสากล เพ อป องก นอ บ ต เหต อ นเน องมาจากการเหน ยวนาไฟฟ า ซ งอาจนามา ซ งผลล พธ ต งแต อ ปกรณ ส อสารข ดข อง จนถ งการจ ดระเบ ดระบบอาว ธบนเร อด งเช นในอด ต ในป จจ บ นระบบมาตรฐานสากลท ใช ตรวจสอบอ ปกรณ อ เล กทรอน กส บนเร อรบหลวง ค อมาตรฐาน MIL-STD-461F ซ งถ กพ ฒนาโดยกองท พสหร ฐอเมร กา มาตรฐานด งกล าวม การบรรจ การใช เคร องม อในการตรวจสอบท ช อว า ห องสะท อนกล บ ทาให ความต องการการใช งานห องสะท อนกล บกลายเป นเคร องม อท ได ร บความน ยมมากข น แต ย งคงม ข อข ดข องในเร องการใช งานย านความถ ต า เอกสารว จ ยน สร างข นโดยม จ ดประสงค เพ อพ ฒนาระบบห องสะท อนกล บให สามารถใช งานในย านความถ ต าเหมาะสม ก บการใช งานของกองท พเร อไทย คำสำค ญ: ห องสะท อนกล บ MIL-STD-461F Abstract: Electrical and electronic equipment installed on ships especially on the top-desk must have very low electromagnetic emission and good immunity for the whole operational frequency range. Reverberation Chambers (RC) are tools for sensitive emission measurements and immunity tests against strong electromagnetic fields, at a lower cost than other techniques. Method of RC should be suitable for testing Navy s electronic devices such as radio or radar system. However, RCs must be large for tests at low frequencies; for example, at 80 MHz are conventional RC must have dimensions up to 7 m by 15 m by 8 m. For the Navy concern, the lowest operation frequency can be as low as 2 MHz (underwater communication can be lower). Conventional RCs can only be used above a certain frequency, the lowest usable frequency (LUF), as they require a minimum mode density (number of modes per frequency interval) in order for the stirrer to perform effectively and alter field distributions. Technique of MIMO RC [1, 2] can make RCs usable down to much lower frequencies; it can mean the dimensions of the chamber can be up to 6 times smaller. However, the composite Q-factor of RCs can be rather low at low frequencies, and this affects the sensitivity, and ultimately usability of an RC. This paper studies the possibility to increase composite Q-factor when RC is used at lower frequencies than conventional method. Keywords: Reverberation chambers (RC), emission measurements, Q-factor, LUF 14

19 1. Introduction By 1967, Electromagnetic Compatibility (EMC) had been recognised as an issue in the integration of electronic systems, which had little connection between standards developers in different parts of the world, most nations had no product-level regulation and different services used different specifications. In 1967, the USS Forrestal disaster has brought EMC to the front of military minds. The USS Forrestal was an aircraft carrier operating in the Vietnam War, where it used F-4 Phantom aircraft loaded with Zuni rocket, which used an electrical signal to initiate launch. Accidentally, in July 1967, one of the F-4 Phantoms on the carrier s deck inadvertently launched a Zuni rocket t, which crossed the deck and struck the full belly fuel tank of another aircraft. The ensuing explosion and fire of the aircraft s 1000lb bomb caused a chain reaction of fires and explosions resulting in ultimately the loss of 134 sailors and the injury of a further 62 [3]. The flight deck was penetrated by the heat and explosions, causing fire to spread throughout the ship; the fires continued to burn on three levels below the flight deck for many hours afterwards. Fig. 1: The USS Forrestal disaster in 1967 related to EMC [3]. The actual cause is unknown, but two possibly assumptions of the incident are related to EMC. Firstly, it was a problem of shielding effectiveness, as a faulty cable shield allowed the extremely high power ship s transmitters to propagate to the launch command lines [4]. Second thought was an electrical transient happened during weapon loading resulting in 15 activating of a false launch signal. For both assumptions, EMC is a key suspect. After that, military standards on EMC were released in USA At the centre were MIL-STD 461, 462 and 463.MIL-STD 461 is still in use, and the recent update is MIL-STD-461F from 2007 [5]; Many NAVYs around the world also use MIL-STD-461F, unless they have developed their own standards. MIL-STD-461F provides both recommended test levels and the test procedures for a number of different tests. These are divided into four broad categories: CE - Conducted Emissions, CS - Conducted Susceptibility, RE - Radiated Emissions, and RS - Radiated Susceptibility. The requirements are drawn from the standard and shown as Fig. 2. Obviously, from the tables, the requirements for Nave Surface ships and submarines are the most demanding compare to Army and Air Force applications. 2. Reverberation Chamber for the requirements MIL-STD461f [5] is ALSO used as reference for Royal Thai Navy and many countries. To demonstrate compliance emission measurements and susceptibility tests must be performed; there are four main methods for radiated emission and susceptibility tests (RE and RS). Method of Reverberation Chamber (RC) is a tests in an electrically-large, highly conductive, resonant cavity [6]. Emission measurements can be made more sensitive compared with an OATS or AC, and immunity tests can also be done at low cost because high field strengths can be generated with a moderate amplifier power. RC method provides a statistical result which is good for stability, repeatability and reliability. Besides, cost per square meters of RC is cheaper than AC (no need for any absorber). For making emission measurements, RC method is only one method that has capable to measure indirect path loss by controlling the reflecting signals, while the others are measuring direct path loss by controlling the environment. As the result, normal method (for instance OATS) has some common limitations (figure 4) related to high ambient noise level, reflections, weather, and emission masking; RC can find problems, as emission problems cannot be hidden. A high quality factor (Q) allows generating strong signals with very low source power, or measuring the emission from weak emission with conventional EMC receivers. The benefit also applies to immunity tests.

20 This is important for navy equipment on deck which can be subject to high field strength at low frequencies (HF transmitters) up to very high frequencies (RADAR system). Besides, from my point of view, method of RC could be suitable for simulating a hybrid ship environment as most rooms on the ship will probably have similar characteristics as resonant cavities. is one of the most concerns for every RC, as the chamber can only be used above a certain frequency. The LUF is affected by composite Q-factor; higher composite Q-factor can affect in having more sensitive emission measurements but also resulting in higher the LUF. EMC Application of Immunity Tests Application of Emission Measurements Method of Open Area Test Site Method of TEMs Cell Method of Anechoic Chamber Method of Reverberation Chamber Fig. 3: The two applications and four methods of EMC. a) Open Area Test Site b) Reverberation Chamber (OATS) (RC) Fig. 4: Example of making emission measurements Fig. 2: The requirement matrix, emissions and susceptibility for military. Conceptually, method of RC is stirring standing waves, as they occur in an enclosure, by using a metallic paddle (called stirrer) to change boundary conditions for, and such change the spatial distribution of electromagnetic fields inside the cavity. However, the lowest usable frequency (LUF) 16 Fig. 5: HTMS. Makutrajakumarn According to [6], the LUF for a conventional RC (i.e. one which is used according to IEC [6] can be predicted by (1), or (2) with approximation of the 60 th mode with a rectangular empty cavity with dimensions L, W, and H (in m), with no information of composite Q-factor. The LUF (in Hz) can be calculated by: (1)

21 (2) where c is the speed of wave propagation in the enclosure (m/s). l, m, and n are the mode indices (at least two of them are nonzero). N is number of mode. Operational frequencies for the Royal Thai Navy cover a very wide range; HTMS Makutrajakumarn as an example, uses frequencies from HF (2 MHz) to Ku band (up to 18GHz). To be usable at frequencies down to just 30 MHz would require a conventional RC with dimensions in the order of 20 m by 10 m by 10 m. Lower frequencies would require even larger chambers. A special technique developed at the International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) at Curtin University, Western Australia, [1, 2] allows RC to be used at much lower frequencies [7]; the technique is called Multiple Input Multiple Output RC (MIMO RC) (see Fig. 6). As the MIMO RC is used at much lower frequencies than a conventional RC, the quality factor of a resonant cavity at low frequencies must be considered, and this is the topic of this paper. 3. Objectives The quality factor (Q-factor) of a resonant cavity, and thus of the MIMO RC, depends on the losses due to currents in the walls, and due to absorption from antennas. The objective of this research is to study possibility of controlling the composite Q-factor below the typical LUF of a RC. Besides, this research also studies on possibility of scaling the concept model of MIMO RC for NAVY; i.e., studying on how composite Q-factor can affect the sensitivity of MIMO RC when the concept model is scaled up (rescaling to HF range for the NAVY). The outcome of this research could be for making a MIMO RC for the NAVY. 4. Methodology &Experiments To investigate behavior of composite Q-factor, a shielded room which is 5 times bigger than the prototype of MIMO RC (Fig. 6) is modeled on HFSS simulation program. This is just as same as scaling of a dipole antenna; i.e., if a dipole is scaled up for X times, its operation frequencies will be scaled down for exactly X times. The shielded room is 5 times bigger than the prototype model of MIMO RC; they are modeled with ANSOFT HFSS simulation program as shown Fig. 7. Characteristics of both models are summarised in Table I. ; 17 According to [8], their effective Q-factor be defined as (3). can (3) Where: f m n p = modal frequency, = the modal bandwidth, which is determined by the 3dB fall of the S 21 parameter. Fig. 6: The model concept of MIMO RC (using of multiple antennas instead of only one) Fig. 7: Models of the prototype of MIMO RC and the shielded room (5 times bigger) on ANSOFT HFSS.

22 TABLE I SIMULATED COMPOSITE Q-FACTOR FOR STEEL, AND COPPER Parameters Shielded Room Prototype of MIMO RC Scale Dimensions Surface of cavity 3.6m 2.4m 2.4m 48.81m m m 2 1:5.15 Volume of cavity 22.61m m 3 1:5.02 The 1 st resonance 75MHz 375MHz 1:5 Conventional LUF FOI Composite Q-Factor STEEL : start FOI (µ r =10 ): stop FOI COPPER: start FOI 242MHz DC to 600 MHz ,214MHz DC 3,000 MHz :5 1:5 1.10:1 1.26:1 1.09:1 : stop FOI :1 4.1 Composite Q-factor by Calculation The comparisons in Table I show simulated of both enclosures are not scaled for each other. According to [8], is combination of the effect of the walls ( ) and effect to of the receiving antenna ( ). The can be calculated as: (4) (5) (6) Where: V= Volume, S= Surface of the cavity, = the electric conductivity, = the permeability of free space, = relative magnetic permeability, = angular frequency. Fig. 8 shows plots for composite the Q-factor for the scaled model (lower frequency axis, black curve) and the full sized shielded room (upper frequency axis, blue curve) with dimensions 5 times larger... The same modes appear at 5 times the frequency in the scaled model as in the full size shielded room, and thus appear at the same place along the horizontal axis in Fig. 8. At low order modes (low frequencies) the composite Q-factor is dominated by Q 2 and is not affected by scaling (5 times larger size results in a 125 times larger volume, and this is compensated the influence of 3 ) At higher frequencies, where the composite Q-factor is dominated by Q 1, the scaling affects the results, and generally a larger room has a higher Q-factor for the same mode. This can also be explained by the equations (4), (5), and (6). 4.2 Analysis the Results The of both enclosures are not in proportional to each other. Instead, at any on X-axis, the of the shielded room is equal to of the model MIMO RC multiplied by. Indeed, they are not in linear scaled. In contrast, the, is not affected from neither the electric conductivity (σ) nor relative magnetic permeability ). In fact, the is affected by properties of the antenna (hence the 3 term) and the total energy in the room (hence the V); so, their - values are linearly scaled (inversely proportional) to each other. For instance, at any on X-axis, the of the scale model will equal to of the shielded room divided by 5. Where their which is combination between and cannot be linearly scaled. In other word, if two enclosures are scaled, the bigger room has got higher at every scaling frequency, and the different also depends on type of material. 4.3 Controlling the Composite Q-Factor on MIMO RC The analysis reveals possibility to control by either changing value of (related to walls and thus not practical) or value (related to antennas). The model of prototype MIMO RC installed with 9 antennas [1, 2]; therefore, changing value of can be done easier by changing the load on antenna ports, for instance leaving them open, terminating them with 50 ohm, matching them for maximum power absorption. E.g. open ports can increase values of compared to 50 ohm loads. Fig. 9 shows results that confirm this reasoning; the composite Q-factors ( are higher when all but one antenna (the one used to measure S 12 ) are open. unused antennas are opened instead of terminated with 50 ohm loads. Thus, this can mean that more sensitive measurement on MIMO RC can be done when the unused antenna ports are opened. 18

23 Q-Factor Composite Q-Factor (Scale Model) Composite Q-Factor (Shielded Room) วารสารว ชาการโรงเร ยนนายเร อ ด านว ทยาศาสตร และเทคโนโลย ป ท 1 ฉบ บท 1 ส งหาคม 2557 Frequency in MHz (Shielded Room) 10, ,000 9,000 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 Composite Q-Factor, Shielded Room Composite Q-Factor, Scale Model ,000 1,500 2,000 2,500 3,000 Frequency in MHz (Scale Model) Fig. 8: The double plots show the calculated composite Q-factors of the prototype MIMO RC and the shielded room Composite Q-Factors Comparison Simulated Result, Steel with Relative Permeability = 1 (Stainless Steel) Simulated Result, Steel with Relative Permeability = 10 Simulated Result, Steel with Relative Permeability = 20 Simulated Result, Steel with Relative Permeability = 50 Simulated Result, Steel with Relative Permeability = 100 Simulated Result, Iron Measured Result, with 50 Ohm Loads Terminated Measured Result, without 50 Ohm Loads Terminated ,000 1,200 1,400 1,600 1,800 2,000 Frequency (MHz) Fig. 9: Comparison between measured and calculated composite Q-Factors, the 1:5 scale model. 5. Conclusion Method of RC requires high composite Q-factors ( to make more sensitive measurement, but it forces RC to be usable at only high frequencies. Although novel method, MIMO RC, can be used at lower frequencies than a conventional RC, the sensitivity can by quite low mainly because of power absorbed by antennas. It is found in this research that on MIMO RC can be increased when the rest of antennas are opened (without any load terminated). This can be explained by (4) that when antennas is unloaded Coefficient relative to the receiving antenna ( ) can be increased resulting in increasing of (. As the results, MIMO RC can make more sensitive measurement. The outcome shows promising possibility of MIMO RC for NAVY concern since HF (2 MHz) to Ku band (up to 18GHz). 9,000 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 References [1] C. Choeysakul, F. Schlagenhaufer, and P. Hall, Characterisation and Design of a Reverberation Chamber for Electromagnetic Emission Measurements for Radio Astronomy Applications, EMC Society of Australia Newsletter, Issue Number 59, Dec [2] C. Choeysakul, F. Schlagenhaufer, and P. Hall, Reducing the LUF of a Reverberation Chamber based on the concept of MIMO for Electromagnetic Emission Measurements for Radio Astronomy Applications, Asia-Pacific Symposium; APEMC, Melbourne, May 20-23, [3] The Forrestal Fire, July 29, 1967 Ship's Logs Contributed by Ken Killmeyer, USS Forrestal Association Historian, aboard July 29, 1967, [cited Sep 26, 2013]. Available from URL: 59/59f-0729.htm. [4] T.J. Duggan, Military Aircraft Electromagnetic Compatibility: Release to Service Testing in the United Kingdom, Past, Present and Future, IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility 2007: EMC 2007, Honolulu, July 9-13, [5] Requirement for the Control of Electromagnetic Interference Characteristics of Subsystems and Equipment, MIL-STD-461F, Department of Defense Interface Standard, USA, [6] Reverberation chamber test method, IEC :2011, EMC, Part 4-21: Testing and Measure Technique, April [7] C. Wilson, RFI Standards for Equipment to be Deployed on the MRO, February 2009, [Online].Available: t/0/01080/01080_r05m.pdf. [8] P. Besnier, and b. Démoulin, "Electromagnetic Reverberation Chambers, ISTE Ltd, London, 2011, pp

24 Chittawan Choeysakul was born in Bangkok, Thailand, in He received the B.E. degree in electrical engineering from Royal Thai Naval Academy, Samutprakarn, Thailand, in 2000 and M.S. degree in communication engineering from King Mongkut s Institute of Technology North Bangkok, Bangkok, Thailand, He is currently pursuing the Ph.D. degree in electrical and computer engineering at Curtin University, WA, Australia. From 2000 to 2005, his works were on some Destroyers, some Anti-Submarine Patrols, and the Helicopter Carrier of the Royal Thai Navy. After tsunami incident in 2004, his inspiration has been on improving of communication system for the Thai Navy. He got Master s scholarship from Thailand s government in 2005, and then partly established the recently HF communication system of the Thai Navy. He is now getting Ph.D. scholarship from the Thai Navy but focusing more on EMC topic. CDR Choeysakul got promoted to be a Commander of the Royal Thai Navy in 2012 during his studying Ph.D. He was a recipient of the EMC Society Best Student Paper Award in Peter J. Hall was born in Hobart, Tasmania, in He was received the B.Eng. degree from the Tasmanian College of Advanced Education, in 1980, and the B.Sc. (Hons.) and Ph.D. degrees from the University of Tasmania, in 1981 and 1985, respectively. His postgraduate study was in the field of radio astronomy, particularly the development of high time resolution polarimeter spectrometers. He began his professional career in 1985 with a Postdoctoral Fellowship at the Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO), Parkes radio telescope, Sydney, Australia. In 2008 he accepted an invitation to join Curtin University of Technology in Perth as its Foundation Professor of Radio Astronomy Engineering. In this capacity he is also Co-Director of the Curtin Institute of Radio Astronomy and a Deputy Director of the International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR). Professor Hall is a Fellow of the Institution of Engineers (Australia) and a Member of the Institution of Engineering and Technology (IET), London, U.K. Franz Schlagenhaufer (M 95 SM 06) received the Diploma in electric engineering from the Technical University Munich, Munich, Germany, in 1988, and the Ph.D. degree in engineering from the Technical University Hamburg- Harburg, Hamburg, Germany, in He was the Manager of the EMC Laboratory, Microelectronic Application Centre, Hamburg, from 1992 to 1995, and the Technical Manager of the Electromagnetic Compatibility and Systems Integration Pty Ltd., Melbourne, Vic., Australia, from 1996 to Since 2000, he has been a Senior Research Fellow with the University of Western Australia, Perth, W.A., Australia. He was involved in electromagnetic compatibility (EMC) testing according to civilian and military standards, and presented numerous workshops about EMC testing and design to industry. His current research interests are computer simulation of PCBs and shielding enclosures. 20

25 Land Movement Studies using Continuous GPS Technique at Phrachunlachomklao Fort Sommart Niemnil 1* and Wim Simons 2 1 Hydrographic Engineering Dept., Royal Thai Naval Academy, 204 Sukhumwit Road,Paknam, Samutprakan, 10270, Thailand 2 Faculty of Aerospace Engineering, Delft University of Technology, Delft, HS Netherlands *Corresponding author. sniemnil@gmail.com Abstract: From land movement studies using Continuous GPS Technique at tide gauge station in Phrachunlachomklao Fort results that this station clearly subsides 2-3 mm./yr which is higher than CGPS Permanent station at Chulalongkorn University. The preliminary horizontal land motion in north, east direction and vertical movement results are , and mm./yr, respectively. Keywords: land movement, continuous global positioning system 1. Introduction Subsidence of Bangkok metropolis and surrounding area has been known for a long time. This subsidence has been surveyed using leveling network conducted by Royal Thai survey department, but only hundred control points compared to thousands of square meter of Bangkok metropolis and surrounding area. So, we have to estimate subsidence rate for the area of our interest from very spared control points and could not get the real value. Furthermore, there is a subsidence from ground water pumping and weight of building or construction that has effected on soil and sand layer which is called local effect. Plate motion within seismic cycle also make subsidence rate differ from area to area. In order to study subsidence in specific area, we have to use high precision technique. For this study, we have installed continuous Global Positioning System (CGPS) which is an absolute and continuous positioning specialized for geophysical work. These GPS data will be processed by special scientific software in order to get high precision vertical position. The change of vertical position with time can be used to calculated for vertical motion or land subsidence rate in the area of our interest. 2. Materials and Methods 2.1 Continuous Global Positioning System (CGPS) Installation at Phrachunlachomklao Fort CGPS Installation can be divided into 2 parts : Antenna Installation and Receiver Installation Installation of CGPS Antenna has to complied with three things 1.Antenna position should be as closed as possible to tide station in order to make sure that measured vertical motion of antenna is the same as vertical motion of tide gauge. 2.Antenna position should be clear from any objects which can be blocked GPS signal and also antenna should not put near buildings, trees that will be caused multipath error. 3.Antenna position should be fixed mount on stable platform, can tolerate any corrosion i.e. Stainless steel After antenna and receiver Installation have finished, we can set up CGPS to save continuous data for every 30 seconds. These data can be downloaded for processing every two weeks. CGPS equipment used in this study is Leica GR10 GNSS Reference Station which has been supported from Faculty of Aerospace Engineering, Delft University of Technology 21

26 We also installed antenna and receiver, together with solar panel, converter and battery on 28 November 2011 and do some maintenance on 13 March This station have a code named is SPKN. in north direction and mm./yr in east direction (Figure 1 and Table 1). Vertical movement (not included vertical motion from Sumatra earthquake) is mm./yr (Figure 2 and Table 1). 2.2 GPS data processing and Vertical motion rate GPS data will be processed using GPS-Inferred Positioning System (GIPSY) Software from Jet Propulsion Laboratory (JPL). This software has also provided by Faculty of Aerospace Engineering, Delft University of Technology, Netherlands. 2.3 Land subsidence analysis This study is a new way to calculate absolute land motion by using Precise Point Positioning technique (PPP) from continuous osition data received from GPS which named as Continuous GPS (CGPS) technique Daily averaged vertical position analyzed from GPS data will be checked for the Outlier Elimination. After this elimination process, we will calculate for monthly averaged vertical position (Vigny et al., 2005 and Simons et al., 2007). 3. Results and Discussion We plotted weekly SPKN station position both horizontal and vertical direction in ITRF-2008 Reference frame from 28 November 2011 to 30 September We have a short period of data and also 8.6 Mw Sumatra Island Earthquake occurred on 11 April 2012 which caused vertical motion especially in Bangkok area. From GIPSY software has analyzed vertical motion (Jump) which will be influenced for calculated tide gauge vertical motion s trend. We would like to present the result into two cases. 1. vertical motion at SPKN caused by Sumatra Island Earthquake (Figure 1) 2. No vertical motion at SPKN caused by Sumatra Island Earthquake (Figure 2) We compared our station result with CGPS Permanent station at Chulalongkorn University which will be named later as CUSV (Figure 3 and 4) Sumatra Island Earthquake on 11 April 2012 has caused horizontal movement in north and east direction about 5 10 mm. From preliminary analyzed data, SPKN station clearly subsided 2-3 mm./yr (Figure 1 and Table 1) which is higher than CGPS Permanent station at Chulalongkorn University (CUSV) (Figure 3,4 and Table 1) The preliminary horizontal motion for SPKN station are Fig. 1: Vertical motion at SPKN station caused by Sumatra Island Earthquake (JUMP) Fig. 2: No Vertical motion at SPKN station caused by Sumatra Island Earthquake (NO JUMP) 22

27 Table 1: Horizontal and Vertical movement at Phrachunlachomklao Fort (SPKN) and CGPS Permanent station at Chulalongkorn University (CUSV) Fig. 3: Vertical motion at CUSV station caused by Sumatra Island Earthquake (JUMP) Horizontal movement (Latitude direction) Horizontal movement (Longitude direction) Vertical movement SPKN station JUMP NO (mm/yr) JUMP (mm/yr) CUSV station JUMP NO (mm/yr) JUMP (mm/yr) Place caption beneath the figure. Leave one blank line before, and one after the caption. Do not indent or center the caption. Only black and white illustrations or graphics are acceptable. Photographs should be submitted and scaned as high quality photos. Do not submit poor-quality photocopies. If you use half tone (gray-scale) illustrations please keep in mind that there will be some loss in quality due to reproduction Fig. 4: No Vertical motion at CUSV station caused by Sumatra Island Earthquake (NO JUMP) 4. Conclusions From land movement studies using Continuous GPS Technique at tide gauge station in Phrachunlachomklao Fort results that this station clearly subsides 2-3 mm./yr which is higher than CGPS Permanent station at Chulalongkorn University. The preliminary horizontal land motion in north, east direction are and mm/yr, respectively. Vertical movement (not included vertical motion from Sumatra earthquake) is mm./yr which this movement can be used to calculate absolute sea level change rate for this station. 5. Acknowledgments This research has been supported from European Commission Delegation to Thailand for GEO2TECDI-SONG Project. We would like to thank Port Authority of Thailand, Royal Thai Naval Dockyard, 23

28 Royal Thai Naval Academy, Department of Survey Engineering, Chulalongkorn University for providing tools, computer and software to analyze CGPS data. We also would like to thank Prof. B. A. C. Ambrosius, Faculty of Aerospace Engineering, Delft University of Technology which lent us GPS Receiver to be used in this work. References [1] Vigny, C., W. J. F. Simons; S. Abu and et al., 2005, Insight into the 2004 Sumatra-Andaman earthquake from Global Positioning System measurements in southeast Asia, Nature, vol. 436, no. 7048, pp , pp. B05312, (ISSN: ) [2] W. J. F. Simons, A. Socquet, C. Vigny, B. A. C. Ambrosius, S. Haji Abu, Chaiwat Promthong, C. Subarya, D. A. Sarsito, S. Matheussen, P. Morgan and W. Spakman, 2007, A decade of GPS in Southeast Asia: Resolving Sundaland motion and boundaries, Journal of Geophysical Research, VOL. 112, B06420, 20 PP., doi: /2005jb

29 การพ ฒนาป นใหญ ต อส อากาศยานอ ตราจรสาหร บกองพลนาว กโยธ น Development of Self-Propelled Anti-Aircraft Artillery for Royal Thai Marine Division นาวาโท ผศ. อ ดมศ กด บ ญประเสร ฐ กองว ชาว ศวกรรมศาสตร ฝ ายศ กษา โรงเร ยนนายเร อ ต าบลปากน า อ าเภอเม อง จ งหว ดสม ทรปราการ บทค ดย อ: บทความน เป นการน าเสนองานว จ ยเพ อด ารงสภาพย ทโธปกรณ โดยได น าป นกลอากาศแบบ เอ ม 61 เอ1 ว ลแคน ซ งใช อย บนเคร องบ นรบ ท างานด วยระบบไฮดรอล กส น ามาด ดแปลงให ท างานด วยระบบไฟฟ า และต ดต งใช งานบนรถบรรท ก ล อยางขนาด 2.5 ต น ส าหร บใช ในป องก นภ ยทางอากาศของกองพลนาว กโยธ น ผลจากการทดสอบระบบป นด วยการย งกระส น จร งจ านวน 75 น ด พบว าระบบต าง ๆ สามารถท างานได อย างม ประส ทธ ภาพ ความเร วต นล กป นเฉล ย 1,050 เมตรต อว นาท อ ตราเร วเฉล ยในการย ง 1,050 น ดต อนาท คำสำค ญ: ป นว ลแคน เอ ม 61 เอ 1 ป นแกทล ง ป นใหญ ต อส อากาศยาน Abstract: This paper present the research to maintain the old armament. We take the anti-aircraft gun M61A1 Vulcan which is installed on the fighters, normally work using hydraulic system, but was modification to work using electrical systems and installation on the 2.5 tons truck (GMC). The main objective to modify this gun is for the air defense mission of the Royal Thai Marine Division. The testing results using real ammunition, 75 rounds, found that all of the systems could work effectively. The ammunition average speed is 1,050 m/sec and the average speed of firing is 1,050 rounds/minute. Keywords: Vulcan Gun, M61A1, Gatling Gun, Anti-Aircraft Artillery 1. บทนา หน วยบ ญชาการนาว กโยธ นได ร บมอบภารก จในการ ป องก นชายแดนด านจ งหว ดจ นทบ ร และจ งหว ดตราด ซ งเป น จ งหว ดชายแดนท ม พ นท ต ดก บประเทศก มพ ชา ท ผ านมากรณ ความข ดแย งบร เวณพ นท เขาพระว หาร หน วยบ ญชาการ นาว กโยธ นได ม การจ ดก าล งพลเข าร วมในการร กษาความสงบ เร ยบร อยในบร เวณพ นท ด งกล าว [1] ภายหล งจากเหต การณ ปะทะก นของกรณ ความข ดแย งต นป พ.ศ.2554 ท าให กระทรวงกลาโหมก มพ ชา ได ต ดส นใจจ ดหาเฮล คอปเตอร จ อ ไนน (Zhi-9) เข าประจ าการจ านวน 12 ล า [2] โดย 25

30 การสน บสน นจากสาธารณร ฐประชาชนจ น ซ งเป น เฮล คอปเตอร ต ดอาว ธส าหร บโจมต ภาคพ น เพ อเสร มข ด ความสามารถของการปฏ บ ต การทหาร และถ อว าเป นภ ย ค กคามต อการปฏ บ ต ภารก จของหน วยทหารราบ ร ปท 2 ป น ปตอ. 40/60 มม. ของทหารนาว กโยธ น ร ปท 1 เฮล คอปเตอร Zhi-9 ของกลาโหมก มพ ชา หน าท ในการป องก นภ ยทางอากาศให ก บหน วยทหาร ราบนาว กโยธ น เป นของกองพ นทหารป นใหญ ต อส อากาศ ยาน กรมทหารป นใหญ กองพลนาว กโยธ น ม อาว ธประจ า หน วยท ส าค ญค อ ป นใหญ ต อส อากาศยาน (ปตอ.) 40/60 มม. เอ ม 1 แบบ 93 (ลากจ ง) แท นเด ยวของบร ษ ทโบฟอร ส (Bofors) ประจ าการต งแต ป พ.ศ.2478 ป จจ บ นอย ในสภาพ ท ทร ดโทรมและช าร ดไปหลายระบบ ม ข อจ าก ดในการใช งาน หลายประการ เช น เป นแบบลากจ งต องอาศ ยรถลากจ งขนาด ใหญ ท าให ขาดความคล องต วในการเข าไปในพ นปฏ บ ต การ และไม สามารถเคล อนท สน บสน นทหารราบได อย างใกล ช ด ใช เวลาต งย งนาน ไม ม เกราะก าบ งให ก บพลประจ าป น เส ยง ต อการอย รอดในสนามรบ ค ณสมบ ต ของป นต อส อากาศยานท จะน ามาใช ใน ป จจ บ น ควรจะม อ ตราการย งท ส งต ดต งบนแพลตฟอร มท สามารถเคล อนท ได ด วยต วเอง ม ระบบค นหาเป าหมาย ช วย เล งย ง และเป นเกราะก าบ งให ก บผ ท ปฏ บ ต งานได จ งเป น ท มาของงานว จ ยน 2. ป นกลอากาศ เอ ม 61 เอ 1 ว ลแคน ป นกลอากาศ เอ ม 61 เอ 1 ว ลแคน (M61A1 Vulcan) เป นป นขนาด 20 มม. แบบ แกทล ง (Gatling) [3] ม 6 ล า กล อง อ ตราเร วในการย ง 6,000 น ด/นาท ท างานด วย ระบบไฮดรอล ก สร างข นโดยบร ษ ท เจเนร ล ไดนาม กส ระบบ อาว ธน ม มากว าห าทศวรรษแล ว แต ด วยสมรรถนะของป น ชน ดน ท ย งไม ม ป นชน ดใดเท ยบได จ งย งคงม ความโดดเด นอย ในป จจ บ น และม ประจ าการในกองท พช นน าของโลก ร ปท 3 ป นต อส อากาศยานแบบ เอ ม 61 เอ 1 ว ลแคน เคร องบ นรบแบบ เอ-7 คอร แซร 2 [5] เคยม ประจ าการ อย ในกองการบ นทหารเร อ จ านวน 18 ล าแต ถ กปลด ประจ าการไปต งแต ป พ.ศ

31 ปากกร บอกป นว ลแคน ร ปท 4 เคร องบ นรบแบบ เอ-7 คอร แซร 2 ถ งแม ว าเคร องบ นได ปลดประจ าการแล ว แต ระบบอาว ธป น (M61A1 Vulcan) ย งสามารถใช ราชการได อย รวมถ งอะไหล ในการซ อมบ าร ง และกระส นป นท ย งคงม อย ในคล ง จ งเก ด แนวค ดในการพ ฒนา น าป นด งกล าวมาศ กษา ว จ ยและ ด ดแปลง จากเด มท เคยต ดต งบนอากาศยาน ให ต ดต งบนรถ ห มเกราะ และเพ มระบบคอมพ วเตอร ควบค มการย งเข าไป ก จะท าให ได ระบบอาว ธอ ตราจรตามหล กน ยมสม ยใหม ท ม ความคล องต วในการใช งานส ง สน บสน นภารก จของทหาร นาว กโยธ นได เป นอย างด ปอมป น า + กล องเล ง 3.1 ศ กษาการท างานของระบบป น จากเอกสาร ค ม อ และเจ าหน าท ท เก ยวข อง 3.2 รวบรวมช นส วนต าง ๆ ของป น ซ งได ถ กถอดแยก เป นช นส วนย อย และกระจายเก บไว ตามคล งต าง ๆ ในกรม สรรพาว ธทหารเร อ 3.3 ประกอบช นส วนทางกลของป นในแต ละส วนเข า ด วยก น ปร บแต ง และทดลองหม นป น การป อนบรรจ กระส น ด วยสายพานล าเล ยง และการป อนกล บเข าถ งเก บ ด วยการ ใช ป มลมก าล งด นส ง ร ปท 6 ประกอบช นส วนทางกลของป นและทดสอบการ ท างานในเบ องต น 3.4 ออกแบบและสร างแบบเปลป นด วยเคร องซ เอ นซ แมชช นและด ดแปลงระบบหม นล ากล องป น จากไฮดรอล ก มาใช ก บมอเตอร ไฟฟ าขนาด 2,400 ว ตต ของรถโฟล คล ฟต น าแท นป นกล 0.5 น ว ท ไม ได ใช งานแล วมาด ดแปลงให รองร บก บเปลป น และต ดต งบนรถจ เอ มซ ร บบอานวยการรบ ร เกรา ล อยาง ร ปท 5 ภาพรวมโดยรวมของขอบเขตโครงการว จ ยน 3. ข นตอนการดาเน นโครงการ โครงการว จ ยน แบ งออกเป น 3 ระยะด วยก น โดยระยะ 1 และ 2 เป นการศ กษาความเป นไปได การทดลองระบบไฟฟ า และการท างานของป นท งระบบ ส วนระยะส ดท าย จะเป น การน าไปต ดต งก บรถห มเกราะ ร วมก บระบบคอมพ วเตอร ควบค มการย งอ ตโนม ต ในบทความน จะน าเสนอการ ด าเน นงานในระยะท 1 ด งน สร างเปลป น ต ดต งมอเตอรหมนป น แท นป นกล น วเด ม ต ดต งแท นร บ แมกกา น ร ปท 7 ประกอบระบบป นและต ดต งบนรถจ เอ มซ 27

32 3.5 ออกแบบระบบไฟย งแทนระบบเด มท ช าร ดเน องจาก ไม สามารถหาเอกสารอ างอ งได เพ ยงแต ทราบข อม ลโดย สร ปว า ป นน ใช กระส นไพร เมอร ไฟฟ า ใช ไฟย งกระแสตรง แรงด น โวลต แต ขนาดของกระแสไฟไม ทราบ เรดาห ว ด ความเร ว ร ปท 8 ระบบไฟย งของเด มท ช าร ด จ งได ออกแบบวงจรในกล องไฟย งข นมาใหม ได แรงด น 350 โวลต กระแส 10 แอมป แปร สามารถใช งานแทนระบบ เด มได ในเบ องต น ซ งในบทความน จะย งไม ขอเป ดเผยวงจร การท างาน เน องจากเป นการร กษาทร พย ส นทางป ญญา 3.6 ประกอบระบบต าง ๆ ท งหมดท เก ยวข องเข าด วย ก นและทดสอบ ซ งประกอบไปด วยระบบทางกลและระบบ ไฟฟ า และในข นตอนต อไปจะเป นการทดสอบการท างานท ง ระบบโดยรวมด วยกระส นจร ง 4. การดาเน นการทดสอบ การทดสอบคร งน ได ร บการสน บสน นจาก กองทดสอบ สรรพาว ธ กรมสรรพาว ธทหารเร อ ได จ ดช ดเจ าหน าท ร วม ทดสอบและส งเกตการณ ใช กระส นฝ กจ านวน 75 น ด ทดสอบย ง ณ สนามทดสอบอ าวท งโปรง อ.ส ตห บ จ.ชลบ ร ร ปท 9 เจ าหน าท กองทดสอบฯ ต ดต งเรดาห ว ดความเร วต น กระส นป น การทดสอบในคร งน ผ านไปได ด วยความเร ยบร อย ระบบ ต าง ๆ ตลอดจนต วป นอย ในสภาพปกต ด ได ผลการทดสอบ ออกมาด งน - ความเร วต นกระส นป นเฉล ย 1,050 m/s - อ ตราเร วการย งเฉล ย 1,050 rounds/min - ความเร วของล ากล องป นเฉล ย 175 rpm - แรงด นไฟย ง 350 VDC ร ปท 10 ทดสอบย งเข าอ โมงค ณ สนามท งโปรง ร ปท 11 ผ บ งค บบ ญชาระด บส งของนาว กโยธ นให เก ยรต ร วม ถ ายร ปเป นท ระล กก บคณะว จ ยฯ 28

33 5. สรป โครงการว จ ยในเฟสแรกน เป นการศ กษาความเป นไป ได ในการท างานร วมก นของระบบต างๆ ของป น เน องจาก ช นส วนต างๆ ของต วป นน นม มาก และแยกกระจายเก บอย ตามท ต างๆ เม อน ามาประกอบเข าด วยก นใหม จะย งสามารถ ใช งานได อย หร อไม ประการท 1 ประการต อมา ระบบไฟฟ า อาว ธ รวมถ งระบบควบค มต างๆ จะอย ท แผงคอนโซลหน า เคร องบ น ไม สามารถถอดออกมาใช ได ท งหมด ส วนท ถอดมา ได ก ใช งานไม ได ท าให ต องออกแบบระบบไฟฟ าควบค มข นมา ใหม ท งหมด และประการส ดท าย ระบบการหม นป นท างาน ด วยมอเตอร ไฮดรอล กส แต น ามาด ดแปลงให ใช ก บระบบ มอเตอร ไฟฟ า ซ งย งไม สามารถท าได เท าเด ม เน องจาก มอเตอร ย งม ขนาดเล กอย จ งต องว จ ยและพ ฒนาต อไป ส งท จะด าเน นการต อจากน เด มระบบอาว ธน ใช งาน บนอากาศยาน จ งต ดต งล อกอย ก บท ไม ม ส วนห นและกระดก แต เม อน ามาใช งานบนบกจะต องม การเพ มเต มในส วนน โดย จะต องออกแบบแท นป นให ม มอเตอร ไฟฟ าส าหร บควบค ม การห นและกระดกป น พ ฒนาระบบสมองกลฝ งต วและซอฟต แวร ให ช วย ควบค มและอ านวยการย งได โดยไม ต องให ผ ใช ไปอย ท ต วป น ช วยป องก นอ นตรายจากการใช งาน และในโครงการระยะส ดท ายค อ การต ดต งระบบ ท งหมดบนรถห มเกราะ ซ งจะท าให ก าล งพลปลอดภ ยในการ ปฏ บ ต ภารก จ โดยในเบ องต นได พ จารณารถห มเกราะ เอนกประสงค First Win 4x4 [6] ของ บร ษ ท ช ยเสร เมท ล แอนด ร บเบอร จ าก ด ซ งเป นบร ษ ทของคนไทย ม โรงงาน ประกอบภายใน ประเทศและราคาไม แพง เม อเท ยบก บรถ น าเข าจากต างประเทศ ม ค ณล กษณะในการต อต านอาว ธและ ว ตถ ระเบ ดตามมาตรฐาน STANAG 4569 [7] ร ปท 12 การต ดต งระบบบนรถห มเกราะ First Win โครงการว จ ยน เป นการร ไซเค ลระบบอาว ธ โดยน า อาว ธท ไม ได ใช แล วมาปร บปร งสมรรถนะ และน ากล บมาใช ใหม ก อให เก ดประโยชน แก กองท พและเทศชาต ช วย ประหย ดงบประมาณ ระบบป นน หากจ ดหาใหม จะต องใช งบประมาณไม ต ากว า 30 ล านบาท นอกจากน โครงการว จ ยน ย งช วยสน บสน นการพ ฒนาอ ตสาหกรรม ป องก นประเทศร วมก บภาคเอกชน เก ดองค ความร อย ภายใน ประเทศท สามารถพ ฒนาต อยอดได อย างไม จ าก ด 6. ก ตต กรรมปร กาศ ขอขอบพระค ณท านผ บ ญชาการหน วยบ ญชาการนาว ก โยธ น, ผ บ ญชาการศ นย การฝ กฯ, ผ บ ญชาการกองพลนาว ก โยธ น, ผ บ งค บการกรมทหารป นใหญ ฯ, ผ บ งค บกองพ นทหาร ป นใหญ ต อส อากาศยานฯ, และ บ.ย งไทยการยาง ตลอดจนผ ม ส วนเก ยวข องท านอ น ๆ ท คอยให การสน บสน นแต ม ได กล าวถ ง ณ ท น เอกสำรอ ำงอ ง [1] ASTV ผ จ ด ก า ร อ อ น ไ ล น [Available], aspx?newsid=

34 [2] ข า ว ต า ง ป ร ะ เ ท ศ, ค ม ช ด ล ก, [Available] /ก มพ ชาซ อเฮล คอปเตอร จ น12ล า.html [3] M61 Vulcan, The Free Encyclopedia, [Available], lcan [4] M61 A1 Vulcan 20mm gatling gun system, [Available] 16_armament_article5.html [5] อากาศยานในประจ าการของกองท พเร อไทย, ว ก พ เด ย ส า ร า น ก ร ม เ ส ร, [Available] า ก า ศ ย า น ใ น ประจ าการของกองท พเร อไทย [6] บร ษ ท ช ยเสร เมทท ล แอนด ร บเบอร จ าก ด, [Available] [7] NATO AEP-55 Procedures for Evaluating the Protection Level of Logistic and Light Armored Vehicles, Vol 1, May 2014, [Available], W/Ballistics/STANAG_4569.htm นาวาโท ผศ. อ ดมศ กด บ ญประเสร ฐ จบ การศ กษา วศบ.ไฟฟ าโรงเร ยนนายเร อ วศม.ไฟฟ า มหาว ทยาล ยเช ยงใหม ท างานว จ ยด านการพ ฒนาโปรแกรม ไมโครคอนโทรลเลอร ด วยภาษาแมทแลป ซ มม ล งก และการประย กต ใช งาน เป นอาจารย กองว ชา ว ศวกรรมศาสตร ฝ ายศ กษา โรงเร ยนนายเร อ ต งแต ป 2547 ป จจ บ น 30

35 การทดสอบประจาหม อแปลงไฟฟ าท ใช ในระบบจาหน าย ตามมาตรฐาน มอก The Routine Test of Distribution Transformer According to TIS บ ญเล ศ ส อเฉย สาขาว ชาว ศวกรรมไฟฟ า บ ณฑ ตว ทยาล ย มหาว ทยาล ยเอเช ยอาคเนย 19/1 ถนนเพชรเกษม แขวงหนองค างพล เขตหนองแขม กร งเทพฯ บทค ดย อ: เน องจากในป จจ บ นอ ตสาหกรรมการผล ตหม อแปลงไฟฟ าได เต บโตอย างรวดเร ว อ กท งย งม การนาเข าจาก ต างประเทศ ซ งในการผล ตหม อแปลงไฟฟ าน น ส งท สาค ญท ส ดค อการทดสอบหม อแปลง เพ อเป นเคร องย นย นถ งค ณภาพ ของการว เคราะห ออกแบบ และค ณภาพของการสร างหร อผล ต หม อแปลงไฟฟ าท ใช ในระบบจาหน ายท สร างหร อผล ตข นก เช นก น ค อจะต องทาการทดสอบเพ อตรวจสอบค ณสมบ ต ของหม อแปลงจาหน ายว าเป นไปตามมาตรฐานหร อข อกาหนดหร อไม และเพ อทาการตรวจเช คระบบและอ ปกรณ ต างๆ ของหม อแปลงด วยว าสามารถใช งานได อย างปลอดภ ย คงทนต อภาวะการณ ต างๆ ท อาจจะเก ดข น ด งน นบทความน จ งขอนาเสนอการทดสอบประจาของหม อแปลงไฟฟ าท ใช ในระบบจาหน ายตาม มาตรฐานผล ตภ ณฑ อ ตสาหกรรมหม อแปลงไฟฟ ากาล ง มอก ห วข อของการทดสอบประจาม รายละเอ ยดในการ ทดสอบแสดงได ด งในบทความ คำสำค ญ: การทดสอบประจาหม อแปลงไฟฟ า, มอก Abstract: Because current transformer manufacturing industry has grown rapidly. They are imported from abroad. In the production of transformers. The most important thing is to test the transformer. To attest to the quality of design analysis. And quality of the construction or production. Transformers used in distribution system that created or produced, too, is to be tested to determine the properties of the distribution transformers that meet the standards or requirements or not. And to check the system and devices. Transformer that can be used safely. Robust to various circumstances That may occur Therefore, this article offers routine testing of transformers used in power transformers sold as standard TIS topic of routine tests are detailed in the test, as shown in the article. Keywords: Routine Test of Distribution Transformer, TIS

36 1. บทนา ในการทดสอบแบบประจาน หม อแปลงจาหน ายท ผล ต หร อสร างข นจะต องผ านการทดสอบประจาท กเคร อง ล กษณะของการทดสอบ ให ทาการทดสอบท อ ณหภ ม แวดล อม(Ambient Temperature) ระหว าง C ผลของการทดสอบ ให ปร บผลการทดสอบไปท อ ณหภ ม อ างอ งด งตารางท 1 โดยกาหนดให การใช งานของหม อแปลง จาหน าย ส งจากระด บน าทะเลปานกลางไม เก น 1,000 เมตร อ ณหภ ม ของอากาศโดยรอบไม เก น 40 C ตารางท 1 อ ณหภ ม อ างอ งของการปร บผลการทดสอบ ชน ดของฉนวน อ ณหภ ม อ างอ ง แบ งตามอ ณหภ ม ( C) Class A, E, B 75 Class F, H การทดสอบประจา (Routine Test) การทดสอบประจาม รายละเอ ยดในการทดสอบด งน 2.1 การว ดค าความต านทานของขดลวด (Measurement of winding resistance) สามารถแบ งการว ดได 2 ล กษณะด งน 1. ว ดค าความต านทานทางด านแรงด นส ง จะทาการว ดค าความต านทานท ข วของหม อแปลง ทางด านแรงด นส ง ท แท ปใช งานปกต (Norminal Tap) เพ อ นาค าท ได ไปเป นส วนประกอบในการคานวณหาค าความ ส ญเส ยขณะจ ายโหลด โดยจะทาการว ดท ง 3 เฟส (กรณ ท เป นหม อแปลงสามเฟส) แล วทาการหาค าเฉล ย 2. ว ดค าความต านทานทางด านแรงด นต า กรณ ท เป นหม อแปลงสามเฟสจะทาการว ดค าความ ต านทานท ง 3 เฟส แล วทาการหาค าเฉล ย และในกรณ ท เป น หม อแปลงหน งเฟส(4 ข ว) จะทาว ดค าความต านทาน ของ ขดลวดท งสอง(ข ว a1-a2 และ b1-b2) 2.2 การว ดค าอ ตราส วนแรงด น และตรวจสอบส ญล กษณ เฟส หร อเวคเตอร กร ป (Measurement of voltage ratio and check of phase displacement) การว ดอ ตราส วนจานวนรอบ เป นการว ดหาค า อ ตราส วนจานวนรอบระหว าง ขดลวดแรงด นส งและขดลวด แรงด นต า โดยทาการทดสอบท กแท ปของการใช งานของท ก เฟสและเวคเตอร กร ปทาการทดสอบโดยใช เคร องม อว ด อ ตราส วนหม อแปลง(Transformer Ratio Meter) หร อทา การป อนแรงด นทางด านแรงส ง แล วใช โวลต ม เตอร ว ดค า แรงด นท งทางด านแรงส งและแรงต าแล วนาค าท ได มา คานวณหาอ ตราส วน (Ratio) ค าท ได จากการทดสอบม ค า ความคลาดเคล อนได 0.5% 2.3 การว ดค าอ มพ แดนซ ล ดวงจรและค าความส ญเส ยขณะ จ ายโหลดท พ ก ด (Measurement of short-circuit impedance and load loss) เป นการทดสอบเพ อหาค าความส ญเส ยขณะจ ายโหลด (Load Losses, Short Circuit Impedance, Voltage Regulation และ Efficiency ของหม อแปลงท พ ก ดกระแส (Rated Current) การทดสอบทาได โดยป อนแรงด นจนได ค ากระแสท พ ก ดแล วว ดค าต างๆ ทางด านแรงด นส ง และทา การล ดวงจร(Short Circuit) ทางด านแรงด นต า 2.4 การว ดค าส ญเส ยขณะไม ม โหลด (Measurement of no-load loss) เป นการทดสอบเพ อหาค า No load losses และ Exciting Current ของหม อแปลงท พ ก ดแรงด น(Rated Voltage) การทดสอบทาได โดยป อนแรงด นท พ ก ดแล วว ดค า 32

37 ต างๆ ทางด านแรงด นต าโดยทางด านแรงด นส งทาการเป ด วงจร 2.5 การทดสอบประจาไดอ เล กตร ก (Dielectric routine test) สามารถแยกห วข อการทดสอบได ด งน (1) การว ดค าความต านทานฉนวน (Measurement of insulation resistance) จะทาการว ดระหว างจ ดต างๆ ด งน - ระหว างขดลวดแรงด นส งก บขดลวดแรงด นต า(HV-LV) - ระหว างขดลวดแรงด นส งก บกราวด ถ งหม อแปลง (HV- EARTH) - ระหว างขดลวดแรงด นต าก บกราวด ถ งหม อแปลง (LV- EARTH) จ ดประสงค การทดสอบหาค าความต านทานฉนวน ระหว างจ ดต างๆ ของหม อแปลง เพ อตรวจเช คความช นท อย ภายในหม อแปลง ถ าม ความช นมากค าความต านทานฉนวน ของหม อแปลงจะม ค าน อย ถ าม ความช นน อยค าความ ต านทานฉนวนของหม อแปลงจะม ค ามาก ค าความต านทาน ฉนวนท ทดสอบได จะต องม ค าไม น อยกว าค าท กาหนดไว ใน ตารางท 2 ตารางท 2 Insulation Resistance by Megger 1000 V or 2000 V พ ก ดแรงด นของขดลวด ค าความต านทานฉนวน(M ohms) 20 C 25 C 30 C 35 C 40 C 50 C 60 C kv kv ต ากว า 3.5 kv (2) การทดสอบความคงทนแรงด นจากแหล งจ ายอ น (Separate-source voltage withstand test) สามารถแบ งการทดสอบได 2 ล กษณะค อ 1. Applied Voltage Test หร อ High Potential Test เป นการทดสอบฉนวนท ก นระหว างขดลวดแรงส ง ก บขดลวดแรงต า, ขดลวดแรงส งก บกราวด, ขดลวดแรงต า ก บกราวด และส วนต างๆ ก บกราวด การทดสอบแบ งได เป น การทดสอบทางด านแรงด นส ง และการทดสอบทางด าน แรงด นต า โดยท าการป อนแรงด นทดสอบตามระด บแรงด น ของหม อแปลงด งตารางท 3 การทดสอบให คงค าแรงด นท งไว เป นเวลา 60 ว นาท แล วลดแรงด นทดสอบลงอย างรวดเร ว ฉนวนของหม อแปลงในส วนต างๆ จะต องไม เส ยหาย การ ทดสอบถ อว าผ านเกณฑ เม อแรงด นทดสอบไม ล มเหลว 33

38 ตารางท 3 ระด บการฉนวนและระยะห างในอากาศว ดจากส วนท ม ไฟฟ าของบ ชช ง แรงด นส งส ด แรงด นทนท กาหนด ระยะห างในอากาศ (kv r.m.s.) แรงด นทนตามความถ กาล งไฟฟ าในช วงเวลา ส นท กาหนด (kv r.m.s.) แรงด นทนอ มพ ลส ฟ าผ า คล นเต มท กาหนด kv (peak) ต าส ด (mm.) ไม เก น ) - 1) - 1) ) 75 2) 125 2) ) ) 315 4) หมำยเหต การระบ ของผ ซ อถ าต องการระด บการฉนวนส งเป นกรณ พ เศษแล วแต กรณ ด งน 1) 10 kv r.m.s. 30 kv peak และ 25 mm. ตามลาด บ 2) 34 kv r.m.s. 95 kv peak และ 140 mm. ตามลาด บ 3) 150 kv peak 4) 200 kv peak และ 330 mm. ตามลาด บ 2. การทดสอบความคงทนต อแรงด นเหน ยวนาเก น (Induced over- voltage withstand test) เป นการทดสอบฉนวนระหว างรอบของขดลวด, ฉนวนระหว างช นของขดลวด, ฉนวนระหว างคอยล และ ระหว างเฟสของขดลวด การทดสอบทาได โดยป อนแรงด นท ม ล กษณะคล นใกล เค ยงก บคล นซายน มากท ส ด ท ความถ ส งกว า ความถ ท กาหนดเพ ยงพอ ท จะไม ทาให เก ดกระแสทาแม เหล ก (Magnetizing current) มากเก นไป การทดสอบจะต องเพ ม แรงด นท ป อนเร วท ส ดเท าท เคร องว ดอ านได ท นอย างต อเน อง สม าเสมอ จนกระท งถ งค าแรงด นทดสอบ ให คงค าแรงด น ทดสอบไว เป นเวลา 60 ว นาท ท ความถ ไม เก นสองเท าของ ความถ ท กาหนดแล วลดแรงด นทดสอบลงอย างรวดเร ว หาก ความถ ท ใช ในการทดสอบม ค ามากกว าสองเท าของความถ ท กาหนดให คานวณช วงเวลาท ต องคงค าแรงด นท ใช ในการ ทดสอบเป นไปตามสมการท 1 โดยจะต องม เวลาในการ ทดสอบไม น อยกว า 15 ว นาท Time of test = 120 f r f t โดยท f r ค อ ความถ ท พ ก ด (Hz) f t ค อ ความถ ท ใช ทดสอบ (Hz) seconds (1) 34

39 สาหร บเกณฑ ความคลาดเคล อนของการทดสอบแสดงได ด ง ตารางท 4 ถ าไม ได ระบ เกณฑ ความคลาดเคล อนไว แสดงว า การทดสอบน นไม ม เกณฑ ของความคลาดเคล อน ตารางท 4 เกณฑ ความคลาดเคล อนของการทดสอบ รายการ 1. (ก) ความส ญเส ยท งหมด (ข) ความส ญเส ยของส วนย อย เกณฑ ความคลาดเคล อน + 10% ของความส ญเส ยท งหมด + 15% ของความส ญเส ยของส วนย อย แต ละส วนโดยท ความส ญเส ยท งหมด ต องไม เก นเกณฑ ท กาหนด 2. อ ตราส วนแรงด นขณะไม ม โหลด 0.5% ของอ ตราส วนท แจ งไว 3. อ มพ แดนซ ล ดวงจร หากค าอ มพ แดนซ 10% 7.5% ของค าท แจ งไว หากค าอ มพ แดนซ 10% 10% ของค าท แจ งไว 4. กระแสไม ม โหลด + 30% ของค าท แจ งไว หมำยเหต เกณฑ ความคลาดเคล อนพ เศษท แตกต างจากท ระบ ไว ในตารางท 4 ให เป นไปตามข อตกลงระหว างผ ผล ตก บผ ซ อ ในข นตอนของการซ อขาย การผล ต หร อการทดสอบ สาหร บประเทศไทย การไฟฟ านครหลวงและการไฟฟ า ส วนภ ม ภาค ย งได ทาการกาหนดให การทดสอบประจาหม อ แปลงจาหน ายนอกเหน อจากท มาตรฐาน มอก กาหนดแล วค อ ให ทาการทดสอบค าไดอ เล กตร กของน าม น หม อแปลงด วยโดยค าไดอ เล กตร กเป นไปตามตารางท 5 ตารางท 5 ค าไดอ เล กตร กของน าม นหม อแปลง ระด บแรงด นส งส ด ค าไดอ เล กตร ก (kv) (kv / 2.5mm.) สร ป บทความน ได อธ บาย หร อขยายความว ธ การทดสอบประจา หม อแปลงไฟฟ า เพ อช วยให ผ ท จะศ กษาหร อผ ปฏ บ ต งานม ความเข าใจได โดยง าย สามารถทราบถ งรายละเอ ยดต างๆ ตามท มาตรฐานกาหนด ทาให สามารถปฏ บ ต งานหร อใช งาน หม อแปลงไฟฟ าได อย างถ กต องท งในการผล ตและบาร งร กษา หม อแปลงไฟฟ ารวมถ งการใช งานในล กษณะต างๆ ได เป น อย างด 35

40 เอกสำรอ ำงอ ง [1] สาน กงานมาตรฐานผล ตภ ณฑ อ ตสาหกรรม กระทรวง อ ตสาหกรรม, มาตรฐานผล ตภ ณฑ อ ตสาหกรรม หม อ แปลงไฟฟ ากาล ง มอก , กร งเทพฯ: [2] Provincial Electricity Authority(PEA) Thailand, Three-Phase Transformer for 22 kv and 33 kv Distribution Systems with Ability to Withstand Short Circuit, Specification No.RTRN-035/2556, [3] บ ญเล ศ ส อเฉย, การออกแบบและการใช งานหม อแปลง ไฟฟ าท ใช ในระบบจาหน าย, กร งเทพฯ: มหาว ทยาล ย- เอเช ยอาคเนย, บ ญเล ศ ส อเฉย : ป จจ บ นดารงตาแหน ง รองศาสตราจารย สาขาว ชาว ศวกรรม ไฟฟ า มหาว ทยาล ยเอเช ยอาคเนย ทางานว จ ยด านระบบไฟฟ ากาล ง หม อ- แปลงไฟฟ า และพล งงานทดแทน 36

41 เปร ยบเท ยบประส ทธ ภาพของแผงโซลาร เซลล แต ละชน ด The Comparison of Solar Cell Panels Efficiency จ ระศ กด ส นส ขอ ดมช ย สาขาว ชาว ศวกรรมไฟฟ า คณะว ศวกรรมศาสตร มหาว ทยาล ยเอเช ยอาคเนย 19/1 ถนนเพชรเกษม แขวงหนองค างพล เขตหนองแขม กร งเทพมหานคร บทค ดย อ: บทความว จ ยน เป นการศ กษาและเปร ยบเท ยบแผงโซลาร เซลล 3 ชน ด ขนาด 40 ว ตต ค อ 1) เซลล แบบผล กเด ยว 2) เซลล แบบผล กรวม และ 3) เซลล แบบจากอะมอร ฟ สซ ล คอน เพ อเป นการศ กษาและรวบรวมข อม ลของเซลล แต ละชน ด เพราะในป จจ บ นการใช พล งงานทดแทนในประเทศไทยเก ยวก บโซลาร เซลล ม ความน ยมแพร หลายมากข น จ งได ท าการรวบรวม ข อม ลของแผงโซลาร เซลล และทาการศ กษาทดลองค ณสมบ ต และต วแปรต างๆ ท สาค ญของโซลาร เซลล แต ละชน ด จากผลการ ทดสอบพบว าในการจ ายกาล งไฟฟ ากระแสตรงจากแผงโซลาร เซลล เซลล แบบผล กเด ยวจ ายกาล งได ว ตต เซลล แบบ ผล กรวมจ ายกาล งได ว ตต และเซลล แบบจากอะมอร ฟ สซ ล คอนจ ายกาล งได ว ตต ฉะน นเม อพ จารณาด จากผล โดยรวม เซลล แบบอะมอร ฟ สซ ล คอนจะเป นเซลล ท เหมาะก บการใช งานมากท ส ด คำสำค ญ: เซลล แบบผล กเด ยว, เซลล แบบผล กรวม, เซลล แบบจากอะมอร ฟ สซ ล คอน Abstract: This paper is to study and compare three types of solar panel Size 40 W is 1) Single crystalline silicon solar cell 2) Poly crystalline silicon solar cell and 3) Amorphous silicon solar cell. To study and collected data from each cell type. Nowadays the use of renewable energy in the solar cells are much more widespread. So the solar panels collect and study the properties and variables of the solar cell types. The results showed that the DC power from the solar panel. Single crystalline cell are paid W. Poly crystalline silicon solar cell are paid W. and Amorphous silicon solar cell are paid W. So when considering the overall results. Amorphous silicon cells are cells that are suitable for most applications. Keywords: Single crystalline silicon solar cell, Poly crystalline silicon solar cell, Amorphous silicon solar cell. 37

42 1.บทนา Solar Cell หร อ PV ม ช อเร ยกก นไปหลายอย าง เช น เซลล แสงอาท ตย เซลล ส ร ยะ หร อเซลล photovoltaic ซ ง ต างก ม ท มาจากคาว า Photovoltaic โดยแยกออกเป น photo หมายถ ง แสง และ volt หมายถ ง แรงด นไฟฟ า เม อรวมคา แล วหมายถ งกระบวนการผล ตไฟฟ าจากการตกกระทบของแสง บนว ตถ ท ม ความสามารถในการเปล ยนพล งงานแสงเป น พล งงานไฟฟ าได โดยตรงแนวความค ดน ได ถ กค นพบมาต งแต ป ค.ศ แต เซลล แสงอาท ตย ก ย งไม ถ กสร างข นมา จนกระท งใน ป ค.ศ จ งม การประด ษฐ เซลล แสงอาท ตย และได ถ กนาไปใช เป นแหล งจ ายพล งงานให ก บ ดาวเท ยมในอวกาศ เม อ ป ค.ศ ด งน น สร ปได ว า เซลล แสงอาท ตยท ใช งานในป จจ บ นม อย 3 ประเภท ด งต อไปน 1. เซลล แสงอาท ตย ท ท าจากซ ล คอน ชน ดผล ก เด ยว (Single Crystalline Silicon Solar Cell) หร อท ร จ กก นในช อ Mono crystalline Silicon Solar Cell และชน ดผล กรวม (Poly crystalline Silicon Solar Cell) ล กษณะเป นแผ นซ ล คอน แข งและบางมากด งในร ปท 1 (ก)และ(ข) 2. เซล ล แสงอาท ตย ท ท าจาก อะมอร ฟ สซ ล คอน (Amorphous Silicon Solar Cell) ล กษณะเป นฟ ล มบางเพ ยง 0.5 ไมครอน น าหน ก เบามาก และประส ทธ ภาพเพ ยง 5-10% ด งในร ป ท 1 (ค) 3. เซลล แสงอาท ตย ท ท าจากสารก งต วน าอ นๆ เช น แกลเล ยม อาร เซไนด, แคดเม ยม เทลเลอไรด และคอปเปอร อ นเด ยม ไดเซเลไนด เป นต น ม ท ง ชน ดผล กเด ยว (Single Crystalline) และผล ก รวม (Polycrystalline) เซลล แสงอาท ตย ท ท า จากแกลเล ยม อาร เซไนด จะให ประส ทธ ภาพส ง ถ ง 20-25% 38 (ก) (ข) (ค) ร ปท 1 แสดงเซลล อาท ทต แบบต างๆ 2. ทฤษฎ 2.1 หล กการทางานของโซลาร เซลล โครงสร างท น ยมมากท ส ด ได แก รอยต อพ เอ นของสาร ก งต วนา สารก งต วนาท ราคาถ กท ส ดและม มากท ส ดบนโลก ค อ ซ ล คอน จ งถ กนามาสร างเซลล แสงอาท ตย โดยนาซ ล คอน มาถล งและผ าข นตอนการทาให บร ส ทธ จนกระท งทาให เป น ผล ก จากน นนามาผ านกระบวนการแพร ซ มสารเจ อปนเพ อ สร างรอยต อพ เอ น โดยเม อเต มสารเจ อฟอสฟอร ส จะเป นสาร ก งต วนาชน ดเอ น ( เพราะนาไฟฟ าด วยอ เล กตรอนซ งม ประจ ลบ ) และเม อเต มสารเจ อโบรอน จะเป นสารก งต วนาชน ดพ ( เพราะนาไฟฟ าด วยโฮลซ งม ประจ บวก ) ด งน น เม อนาสาร ก งต วนาชน ดพ และเอ นมาต อก น จะเก ดรอยต อพ เอ นข น โครงสร างของเซลล แสงอาท ตย ชน ดซ ล คอน อาจม ร ปร างเป น แผ นวงกลมหร อส เหล ยมจ ต ร ส ความหนา ไมครอน ( มม.) ผ วด านร บแสงจะม ช นแพร ซ มท ม การนาไฟฟ า ข วไฟฟ าด านหน าท ร บแสงจะม ล กษณะคล ายก างปลาเพ อให ได พ นท ร บแสงมากท ส ด ส วนข วไฟฟ าด านหล งเป นข วโลหะ เต มพ นผ วเซลล แสงอาท ตย ค อ ส งประด ษฐ ท ทาจากสารก ง ต วนา เช น ซ ล คอน (Silicon), แกลเล ยม อาร เซไนด (Gallium Arsenide), อ นเด ยม ฟอสไฟด (Indium Phosphide), แคดเม ยม เทลเลอไรด (Cadmium Telluride) และคอปเปอร อ นเด ยม ไดเซเลไนด (Copper Indium Diselenide) เป นต น ซ งเม อได ร บแสงอาท ตย โดยตรงก จะเปล ยนเป นพาหะนาไฟฟ า และจะถ กแยกเป น ประจ ไฟฟ าบวกและลบเพ อให เก ดแรงด นไฟฟ าท ข วท งสอง

43 ของเซลล แสงอาท ตย เม อนาข วไฟฟ าของเซลล แสงอาท ตย ต อเข าก บอ ปกรณ ไฟฟ ากระแสตรง กระแสไฟฟ าจะไหลเข าส อ ปกรณ เหล าน น ทาให สามารถทางานได โซลาร เซลล (Solar Cell) เป นส งประด ษฐ กรรมทาง electronic ท สร างข นเพ อ เป นอ ปกรณ สาหร บเปล ยนพล งงานแสงอาท ตย ให เป น พล งงานไฟฟ า โดยการนาสารก งต วนา เช น ซ ล กอน ซ งม ราคาถ กท ส ดและม มากท ส ดบนพ นโลกมาผ านกระบวนการ ทางว ทยาศาสตร เพ อผล ตให เป นแผ นบางบร ส ทธ และท นท ท แสงตกกระทบบนแผ นเซลล ร งส ของแสงท ม อน ภาคของ พล งงานประกอบท เร ยกว า โฟตอน (Photon) จะถ ายเท พล งงานให ก บอ เล กตรอน (Electron) ให สารก งต วนาจนม พล งงานมากพอท จะกระโดดออกมาจากแรงด งด ดของ อะตอม ( Atom ) และเคล อนท ได อย างอ สระ ด งน นเม อ อ เล กตรอนเคล อนท ครบวงจรจะทาให เก ดไฟฟ ากระแสตรง ข น ว สด สาค ญท ใช ทาโซลาร เซลล ได แก สารซ ล คอน ( Si ) ซ งเป นสารชน ดเด ยวก บท ใช ทาช พในคอมพ วเตอร และเคร อง อ เล กทรอน กส ซ ล คอนเป นสารซ งไม เป นพ ษ ม การนามาผล ต โซลาร เซลล ใช ก นอย างแพร หลายเพราะม ราคาถ ก คงทน และเช อถ อได และร ปท 2แสดงหล กการทางานโซลาร เซลล ร ปท 2 หล กการทางานโซลาร เซลล 2.2 ค ณสมบ ต และต วแปรท สาค ญของเซลล แสงอาท ตย ความเข มของแสง กระแสไฟ (Current) จะเป นส ดส วนโดยตรงก บ ความเข มของแสง หมายความว าเม อความเข มของแสงส ง กระแสท ได จากเซลล แสงอาท ตย ก จะส งข นในขณะท 39 แรงด นไฟฟ าหร อโวลต แทบจะไม แปรไปตามความเข มของแสง มากน ก ความเข มของแสงท ใช ว ดเป นมาตรฐานค อความเข มของ แสงท ว ดบนพ นโลกในสภาพอากาศปลอดโปร งปราศจาก เมฆหมอกและว ดท ระด บน าทะเลในสภาพท แสงอาท ตย ต งฉาก ก บพ นโลก ซ งความเข มของแสงจะม ค าเท าก บ 100 mw ต อ ตร.ซม. หร อ 1,000 W ต อ ตร.เมตร ซ งม ค าเท าก บ AM 1.5 (Air Mass 1.5) และถ าแสงอาท ตย ทาม ม 60 องศาก บพ น โลกความเข มของแสง จะม ค าเท าก บประมาณ 75 mw ต อ ตร.ซม. หร อ 750 W ต อ ตร.เมตร ซ งม ค าเท าก บ AM2 กรณ ของแผงเซลล แสงอาท ตย น นจะใช ค า(AM1.5)เป นมาตรฐาน ในการว ดประส ทธ ภาพของแผง อ ณหภ ม กระแสไฟ (Current) จะไม แปรตามอ ณหภ ม ท เปล ยนแปลงไป ในขณะท แรงด นไฟฟ า (โวลท ) จะลดลงเม อ อ ณหภ ม ส งข น ซ งโดยเฉล ยแล วท กๆ 1 C ท เพ มข น จะทา ให แรงด นไฟฟ าลดลง 0.5% และในกรณ ของแผงเซลล แสงอาท ตย มาตรฐานท ใช กาหนดประส ทธ ภาพของแผงแสง อาท ตย ค อ ณ อ ณหภ ม 25 C เช น กาหนดไว ว าแผง แสงอาท ตย ม แรงด นไฟฟ าท วงจรเป ด (Open Circuit Voltage หร อ Voc) ท 21 V ณ อ ณหภ ม 25 C ก จะ หมายความว า แรงด นไฟฟ าท จะได จากแผงแสงอาท ตย เม อ ย งไม ได ต อก บอ ปกรณ ไฟฟ า ณ อ ณหภ ม 25 C จะเท าก บ 21 V ถ าอ ณหภ ม ส งกว า 25 C เช น อ ณหภ ม 30 C จะทา ให แรงด นไฟฟ าของแผงแสงอาท ตย ลดลง 2.5% (0.5% 5 C) น นค อ แรงด นของแผงแสงอาท ตย ท Voc จะลดลง V (21 V 2.5%) เหล อเพ ยง V (21V 0.525V) สร ป ได ว า เม ออ ณหภ ม ส งข น แรงด นไฟฟ าก จะลดลงซ งม ผลทาให กาล งไฟฟ าส งส ดของแผงแสงอาท ตย ลดลงด วยจากข อกาหนด ด งกล าวข างต น ก อนท ผ ใช จะเล อกใช เซลล แผงแสงอาท ตย จะต องคาน งถ งค ณสมบ ต ของแผงท ระบ ไว ในแผงแต ละชน ดด วย ว า ใช มาตรฐานอะไร หร อมาตรฐานท ใช ว ดแตกต างก นหร อไม เช นแผงชน ดหน งระบ ว า ให กาล งไฟฟ าส งส ดได 80 ว ตต ท

44 ความเข มแสง 1,200 W ต อ ตารางเมตร ณ อ ณหภ ม 20 C ขณะท อ กชน ดหน งระบ ว าให กาล งไฟฟ าส งส ดได 75 ว ตต ท ความเข มแสง1,000Wต อตารางเมตร และอ ณหภ ม มาตรฐาน 25 C แล ว จะพบว าแผงท ระบ ว าให กาล งไฟฟ า 80 W จะ ให กาล งไฟฟ าต ากว า จากสาเหต ด งกล าว ผ ท จะใช แผงจ งต อง คาน งถ งข อกาหนดเหล าน ในการเล อกใช แผงแต ละชน ดด วย 3. การออกแบบ 3.1 การออกแบบโครงสร าง 2.3 พล งงานแสงอาท ตย พล งงานแสงอาท ตย เป นพล งงานสะอาดไม ทาปฏ ก ร ยา ใด ๆ อ นจะทาให ส งแวดล อมเป นพ ษ เซลล แสงอาท ตย จ ง เป นส งประด ษฐ ทางอ เลคทรอน คส ชน ดหน งท ถ กนามาใช ผล ต ไฟฟ า เน องจาก สามารถเปล ยนพล งงานแสงอาท ตย ให เป น พล งงานไฟฟ าได โดยตรง ป จจ บ นในประเทศไทย ม หลาย หน วยงาน ได ทาการต ดต งเซลล แสงอาท ตย เพ อใช งานใน ล กษณะต างๆ ก นโลกได ร บพล งงานส วนใหญ จากแสงอาท ตย โดยเม อค ดตามภาคต ดขวางในแนวเส นผ าศ นย กลางของโลกจะ ม พล งงานแสงอาท ตย ตกกระทบโลกโดยเฉล ยประมาณ 178,000 ล านล านว ตต และจะสะท อนกล บส อวกาศร อยละ 35 โดยบรรยากาศโลกจะด ดกล นพล งงานแสงอาท ตย ไว ประมาณร อยละ 43 และจะแผ ค นกล บส บรรยากาศประมาณ ร อยละ 22 ของพล งงานแสงอาท ตย ประเทศไทยต งอย ใน ตาแหน งท ม พล งงานแสงอาท ตย ตกกระทบม ค าความเข มของ ร งส เฉล ยว นละประมาณ 4.7 ก โลว ตต ต อช วโมงต อตาราง เมตร หร อประมาณ เมกะจ ลต อตารางเมตร ซ ง สามารถนามาใช ประโยชน ได อย างไม ม ว นหมดโดยอาศ ย อ ปกรณ แปรร ป พล งงานแบบต างๆ ท งในร ปของความร อน และการใช เซลล แสงอาท ตย ร ปท 3 แสดงโครงสร างในการต ดต งแผงโซลาร เซลล 3.2 ต วควบค มการชาร จแบตเตอร ทาหน าท ร บพล งงานจากแผงโซลาร เซลล แล วประจ ลงส แบตเตอร วงจรการควบค มการเก บประจ ส วนใหญ แล วจะ เป นวงจรท ตรวจสอบระด บแรงด นของแบตเตอร ท ลดลงเม อ ประจ จนแรงด นถ งตามต องการแล วก จะหย ดการประจ เขา แบตเตอร ล กษณะกล องใช งานจร ง วงจรการชาร จและ บล อกไดอะแกรมแสดงในร ปท 4, 5 และ 6 40

45 4. ผลการทดสอบ ร ปท 4 ช ดควบค มการชาร จแบตเตอร ทาหน าท ร บ พล งงานจากแผงโซลาร เซลล ชาร จเก บไว ในแบตเตอร ร ปท 7 แสดงการต ดต งเพ อการทดลอง ร ปท 8 แสดงระยะของการต ดต งเพ อการทดลอง V A ร ปท 5 วงจรควบค มการชาร จแบตเตอร ร ปท 6 บล อกไดอะแกรมการทางานของช ดควบค มการชาร จ แบตเตอร ร ปท 9 แสดงการต อวงจรแผงโซล าก บอ ปกรณ ต างๆ ในการว จ ยจะต ดต งแผงโซลาร เซลล และวงจรการต อเข า ก บอ ปกรณ ต างๆของโซลาร เซลล ท ง3ชน ดซ งได แก 1.เซลล แบบผล กเด ยว (Single Crystalline Silicon Solar Cell) ขนาด 40 ว ตต 2.เซลล แบบผล กรวม (Polycrystalline Silicon Solar Cell) ขนาด 40 ว ตต 3.เซลล แบบจากอะ มอร ฟ สซ ล คอน(Amorphous Silicon Solar Cell) ขนาด 40 ว ตต ด งในร ปท 7-8 จากแผงโซลาร เซลล จะต อเข าก บ 41

46 เคร องควบค มการประจ แบตเตอร เพ อประจ เข าแบตเตอร ขนาด 12V 5Ah ท เคร องควบค มการประจ แบตเตอร สามารถต อเข า ก บอ ปกรณ ท ใช ก บไฟฟ ากระแสตรงได จากแบตเตอร ม อ นเวอร เตอร เพ อนาไปใช งานก บไฟฟ ากระแสสล บ ไดอะแกรม การต ออ ปกรณ แสดงด งในร ปท 9 ในขณะแผงโซลาร เซลล ทางานทาการจดบ นท กข อม ลของการใช งานแผงโซลาร เซลล โดยว ดแรงด นไฟฟ า กระแสไฟฟ าและกาล งไฟฟ าของแผง โซลาร เซลล แต ละชน ด โดยเก บข อม ลท ก10นาท ในช วงเวลา ต งแต 9.00น น.จานวน 4 คร ง ผลท ได แสดงร ปท ด งน ร ปท 12 การเปร ยบเท ยบค ากาล งไฟฟ าของแผงโซลาร เซลล แต ละชน ดของการจดบ นท กข อม ลคร งท 1 ร ปท 10 การเปร ยบเท ยบค าแรงด นไฟฟ าของแผงโซลาร เซลล แต ละชน ด ของการจดบ นท กข อม ลคร งท 1 ร ปท 13 การเปร ยบเท ยบค าแรงด นไฟฟ าของแผงโซลาร เซลล แต ละชน ด ของการจดบ นท กข อม ลคร งท 2 ร ปท 11 การเปร ยบเท ยบค ากระแสไฟฟ าของแผงโซลาร เซลล แต ละชน ดของการจดบ นท กข อม ลคร งท 1 ร ปท 14 การเปร ยบเท ยบค ากระแสไฟฟ าของแผงโซลาร เซลล แต ละชน ดของการจดบ นท กข อม ลคร งท 2 42

47 ร ปท 15 การเปร ยบเท ยบค ากาล งไฟฟ าของแผงโซลาร เซลล แต ละชน ดของการจดบ นท กข อม ลคร งท 2 ร ปท 18 การเปร ยบเท ยบค ากาล งไฟฟ าของแผงโซลาร เซลล แต ละชน ดของการจดบ นท กข อม ลคร งท 3 ร ปท 16 การเปร ยบเท ยบค าแรงด นไฟฟ าของแผงโซลาร เซลล แต ละชน ด ของการจดบ นท กข อม ลคร งท 3 ร ปท 19 การเปร ยบเท ยบค าแรงด นไฟฟ าของแผงโซลล า เซลล แต ละชน ด ของการจดบ นท กข อม ลคร งท 4 ร ปท 17 การเปร ยบเท ยบค ากระแสไฟฟ าของแผงโซลาร เซลล แต ละชน ดของการจดบ นท กข อม ลคร งท 3 ร ปท 20 การเปร ยบเท ยบค ากระแสไฟฟ าของแผงโซลล า เซลล แต ละชน ดของการจดบ นท กข อม ลคร งท 4 43

48 ร ปท 21 การเปร ยบเท ยบค ากาล งไฟฟ าของแผงโซลาร เซลล แต ละชน ดของการจดบ นท กข อม ลคร งท 4 จากข อม ลท งหมดนามาเข ยนเป นตารางหาผลเฉล ยของ แรงด นไฟฟ า กระแสไฟฟ าและกาล งไฟฟ าของแผงโซลาร เซลล แต ละชน ดได ด งน ตารางท 1 ผลเฉล ยแรงด นไฟฟ า แรงเคล อนไฟฟ า(V) ค าเฉล ยของการจดบ นท กคร งท 1 ค าเฉล ยของการจดบ นท กคร งท 2 ค าเฉล ยของการจดบ นท กคร งท 3 ค าเฉล ยของการจดบ นท กคร งท 4 ผลเฉล ย Single Crystalline Silicon Solar Cell Poly crystalline Silicon Solar cell Amorphous Silicon Solar Cell ตารางท 2 ผลเฉล ยกระแสไฟฟ า กระแสไฟฟ า(A) ค าเฉล ยของการจดบ นท กคร งท 1 ค าเฉล ยของการจดบ นท กคร งท 2 ค าเฉล ยของการจดบ นท กคร งท 3 ค าเฉล ยของการจดบ นท กคร งท 4 ผลเฉล ย Single Crystalline Silicon Solar Cell Poly crystalline Silicon Solar cell Amorphous Silicon Solar Cell ตารางท 3 ผลเฉล ยกาล งไฟฟ า กาล งไฟฟ า(W) ค าเฉล ยของการจดบ นท กคร งท 1 ค าเฉล ยของการจดบ นท กคร งท 2 ค าเฉล ยของการจดบ นท กคร งท 3 ค าเฉล ยของการจดบ นท กคร งท 4 ผลเฉล ย Single Crystalline Silicon Solar Cell Poly crystalline Silicon Solar cell Amorphous Silicon Solar Cell สร ปผลการว จ ย เน องจากแผงโซลาร เซลล ท ทดสอบเป นแผงขนาดเล กโดย ม ขนาด 50x60 ซ.ม.กาล งส งส ด 40 ว ตต เหมาะก บการนาไป ประย กต ใช งานในล กษณะไฟฟ าแสงสว างในยามค าค นไฟ กระพร บตามแยกต างๆ ฯลฯ จากผลการว จ ยท ปรากฏด งร ป ท และสร ปออกมาเป นผลเฉล ยของแรงด นไฟฟ า กระแสไฟฟ าและกาล งไฟฟ าด งตารางท 1-3 ม ผลด งน 1)ใน การจ ายแรงเคล อนไฟฟ ากระแสตรงจากแผงโซลาร เซลล แบบ เซลล แบบผล กเด ยวจ ายได V เซลล แบบผล กรวมจ าย ได V และเซลล แบบจากอะมอร ฟ สซ ล คอนจ ายได 44

49 19.61 V 2)ในการจ ายกระแสไฟฟ ากระแสตรงจากแผง โซลาร เซลล แบบเซลล แบบผล กเด ยวจ ายได 0.73 A เซลล แบบผล กรวมจ ายได 0.84 A และเซลล แบบจากอะมอร ฟ ส ซ ล คอนจ ายได 0.82 A 3) ในการจ ายกาล งไฟฟ ากระแสตรง จากแผงโซลาร เซลล แบบเซลล แบบผล กเด ยวจ ายได W เซลล แบบผล กรวมจ ายได ว ตต และเซลล แบบ จากอะมอร ฟ สซ ล คอนจ ายได ว ตต ด งน นเม อ พ จารณาด จากผลโดยรวม เซลล แบบอะมอร ฟ สซ ล คอน (Amorphous Silicon Solar Cell) จะเป นเซลล ท เหมาะก บ การใช งานท ส ดเน องจากสามารถให แรงด นไฟฟ าและ กาล งไฟฟ าท จ ายออกมาส งกว าเซลล ท งสองชน ดค อ เซลล แบบผล กเด ยว (Single Crystalline Silicon Solar Cell) ขนาด 40 ว ตต และเซลล แบบผล กรวม (Polycrystalline Silicon Solar Cell)ขนาด 40 ว ตต ซ งเป นข อเด นของเซลล แบบอะมอร ฟ สซ ล คอน(Amorphous Silicon Soloar Cell) น นเอง จ ระศ กด ส นส ขอ ดมช ย: ป จจ บ นดารง ตาแหน งผ ช วยศาสตราจารย สาขาว ชา ว ศวกรรมไฟฟ า มหาว ทยาล ยเอเช ย อาคเนย ทางานว จ ยด านวงจรไฟฟ าและ เคร องจ กรกลไฟฟ า เอกสำรอ ำงอ ง [1] กองพ ฒนาพล งงานทดแทน ฝ ายพ ฒนาและแผนงาน โรงไฟฟ า การไฟฟ าฝ ายผล ต แห งประเทศไทย เซลล แสงอาท ตย (Solar Cell) [Online], Available : solarcell.html [2] บร ษ ทล โอน คส จาก ด. (2552). ความร เก ยวก บเซลล แสงอาท ตย. (Online) [3] [4] batstruc.html [5] [6] 45

50 การว เคราะห เปร ยบเท ยบการด ดซ บพล งงานของท อผน งบาง ท ม ร ปร างหน าต ดหลากหลายภายใต แรงด ด Comparative analysis of energy absorption of thin walled tubes with various section geometries subjected to bending สมญา ภ นะยา 1, ร ฐพงศ ปฏ กาน ง 1 1 ภาคว ชาว ศวกรรมเคร องกล คณะว ศวกรรมศาสตร มหาว ทยาล ยอ บลราชธาน อ.วาร นชาราบ จ.อ บลราชธาน somyanew@hotmail.com บทค ดย อ: งานว จ ยน ม ว ตถ ประสงค เพ อว เคราะห เปร ยบเท ยบการด ดซ บพล งงานของท ออล ม เน ยมผน งบางท ม ร ปร างหน าต ด หลากหลายภายใต แรงด ด โดยใช ว ธ การว เคราะห ประกอบด วยว ธ การทดลองและว ธ ไฟไนต เอล เมนต ซ งร ปทรงหน าต ดของท อ ท ใช ในการว เคราะห ค อ ท อส เหล ยม ท อหกเหล ยม ท อแปดเหล ยม ท อกลม และความหนา 1, 2, และ 3 ม ลล เมตร ในการว เคราะห ด วยว ธ ไฟไนต เอล เมนต โดยจะท าการหาการล เข าของเอเลเมต พบว าขนาดเอล เมนต ท เหมาะสม เท าก บ 5 ม ลล เมตร และท าการเปร ยบเท ยบระหว างว ธ การทดลองและว ธ ไฟไนต เอล -เมนต ท ความหนาของท อ 1 ม ลล เมตร พบว าค าพล งงานด ดซ บม ค าใกล เค ยงก นท กๆ หน าต ดของท อ จากผลของความหนา พบว า เม อความหนาของท อเพ มข น จะให การด ดซ บพล งงานเพ มข น และพบว าท อส เหล ยมม ค าการด ดซ บพล งงานส งท ส ด รองลงมาเป นท อหกเหล ยม ท อแปดเหล ยม และท อวงกลมม ค าการด ดซ บพล งงานน อยท ส ด ตามลาด บ ในท ส ด ย งพบว าร ปร างการย บต วของหน าต ดม ผลต อค าการด ดซ บ พล งงาน คำสำค ญ: แรงด ด, ท อ, พล งงานด ดซ บ, ไฟไนต เอล เมนต, ท อผน งบาง Abstract: This research was aimed to study the energy absorption of thin walled various cross sectional aluminum tube subjected to bending. The analytical approach included experiment and finite element method. The various cross-sectional shapes were square section, hexagonal section, octagonal section and circular section. The walled thicknesses of tubs were 1, 2 and 3 mm. The mesh convergent of finite element method was 6 millimeter. Then, the comparative analysis of energy absorption between experimental results and finite element results at thickness 1 mm was good agreement. In analytical results were concluded that the walled thickness of tubes increased, energy absorption increased. The parametric study of various sectional tubs was found that the energy absorption of the square section was 46

51 the highest, hexagonal section, octagonal section and the circular section was the lowest, respectively. Finally, it was also found that the sectional shape deformation was effected to the energy absorption. Keywords: Bending, Tube, Energy absorption, Finite element, Thin-walled tube 1. บทนา ในป จจ บ นอ บ ต เหต จากการชนของรถยนต ส วนใหญ ม กจะเก ดข นท ด านหน าและด านข างของรถยนต ซ ง โครงสร างเหล าน จะต องได ร บการออกแบบ ด งน นจ งจ าเป น จะต องม โครงสร างของยานพาหนะท ม ความปลอดภ ยส งและม ความสามารถในการด ดซ บพล งงานส งส ดได ผ ออกแบบจ งต อง พยายามหาช นส วนโครงสร างท ม ความสามารถในการด ดซ บ พล งงานได ท เร ยกว า ต วด ดซ บพล งงาน ซ งจะม หน าท ด ดซ บ พล งงานจลน ท มากระท าและลดความเส ยหายของโครงสร างหล ก ของยานพาหนะให เบาบางลง โดยต วด ดซ บพล งงาน ม กจะต ดต งไว บร เวณด านหน าเพ อร บแรงในแนวแกน และโครงสร างด านข างเพ อ ร บแรงด ด ต วแปรส าค ญท ศ กษา เช น เล อกใช ขนาด ร ปร าง ชน ด ว สด และพฤต กรรมความเส ยหายของโครงสร าง เป นต น ด งน น ในงานว จ ยน จ งม ว ตถ ประสงค เพ อว เคราะห เปร ยบเท ยบค าการด ดซ บพล งงานของท อหน าต ดหลากหลาย ภายใต แรงด ด โดยใช ว ธ การทดลองและว ธ ไฟไนต เอล เมนต ว สด ท ใช เป นอล ม เน ยม ผลการทดลองและผลทางว ธ ไฟไนต เอ ล เมนต จะถ กเปร ยบเท ยบก น เพ อหาความถ กต อง และความ แม นย า ของการจ าลองทางคอมพ วเตอร ด วยว ธ ไฟไนต เอล เมนต หล งจากน นจะเป นพ ฒนาการว เคราะห ด วยว ธ ไฟไนต เอล เมนต เพ อศ กษาต วแปรท ส าค ญ ค อ ผลของขนาดความ หนาเพ มข น 2-3 ม ลล เมตร และผลงร ปร างความเส ยหาย หน าต ดของท อ 2. ทฤษฏ การด ดซ บพล งงาน ค อ ความสามารถของช นส วน โครงสร าง ท ทาหน าในการด ดซ บพล งงานจลน ท มากระท าก บ โครงสร างให เบาบางหร อลดลงน อยท ส ด เพ อไม ให โครงสร าง หล กเก ดความเส ยหาย ด งน น ในการหาค าการด ดซ บพล งงาน ภายในโครงสร าง สามารถหาได จากกฎสมด ลก าล งงาน (power balance) กล าวว า กาล งงานภายนอกท มากระท า เท าก บกาล งงานภายในต วด ดซ บพล งงาน ด งน Eext เม อ กาล งงานภายนอก E ext E (1) ค อ int Eext Fu M (2) โดยท F ค อแรงภายนอก M ค อโมเมนต u ค อความเร ว เคล อนท ตามแนวแกน และ ค อความเร วเช งม มของแกน หม น สาหร บ กาล งงานภายในต วซ บพล งงาน E int สามารถ หาได โดยสมมต ว า ก าล งงานภายในต วซ บพล งงาน จะ เก ดข นตามเส นการพ บต ว (hinge line) ของต วซ บพล งงาน เท าน น ด งสมการท (3) ค อ n i i int ( ) s i 1 n i i L E M N ds M dl เม อ n ค อจานวนท งหมดของเส นการพ บต ว S ค อพ นท ผ ว ของต วด ดซ บพล งงาน l i ค อความยาวของเส นการพ บต ว ค อความเร วเช งม มของเส นการพ บต ว K ค อ อ ตราการ หม น ค ออ ตราการย ด M ค อโมเมนต ด ด N ค อ 2 แรงย ด และ 2 0t ค อโมเมนต ด ดบนระนาบ M n 3 ความเคร ยดช วงพลาสต ก โดยท t ค อความหนา และ 0 ค อ ความเค นจ ดคราก ส วนต วแปรท ส าค ญในการศ กษาม ด งน 4 (3) 47

52 2.1. แรงบ ดว กฤต หร อแรงบ ดเร มต น หมายถ ง แรงบ ดคร ง แรกท ท าให ช นงานเก ดการเส ยหาย แต ในบางคร งแรงบ ด ว กฤต อาจจะม ค าเท าก บแรงบ ดส งส ด 2.2. การด ดซ บพล งงาน หมายถ ง ค าพล งงานท ช นงาน สามารถด ดซ บได ตลอดการชนกระแทก หร อย บต ว ซ งหาได จากการรวมพ นท ใต กราฟระหว างแรงบ ดท ใช ก บม มบ ดท ของ ช นงาน หร อโครงสร าง แต ในทางปฏ บ ต จ งแนะน าให ใช การ ประมาณจากค าแรงบ ดเฉล ย ในการหาค าการด ดซ บพล งงาน ของว สด จากการชนกระแทกซ งค าได โดยใช สมการท 4 E P S (4) (4) a mean max เม อ E ค อ พล งงานด ดซ บของโครงสร าง, P a mean ค อม มบ ดต วของโครงสร าง แรงเฉล ย, Smax ม น กว จ ยท าการศ กษาโครงสร างภายใต แรงด ด โดย เร มต นจาก D. Kecman. [1] ได ศ กษากลไกความเส ยหาย ของท อหน าต ดส เหล ยมผน งบางภายใต แรงด ด ซ งกลไกความ เส ยหายจะประกอบด วยเส นการพ บอย ก บท (stationary hinge) และเส นการพ บแบบกล ง (rolling hinge) โดยผล การว เคราะห จะแสดงสมการความส มพ นธ ระหว างโมเมนต ก บม มด ด SJ. Cimpoeru and NW. Marray. [2] ได แสดง สมการท ได จากการทดลองระหว างโมเมนต ก บม มด ดของท อ ส เหล ยมภายใต แรงด ด โดยการทดลองจะพ จารณาท อท ม ค า ระหว างความกว างก บความหนาน อยกว า 26 ผลจากการ ว เคราะห จะท าการเปร ยบเท ยบก บสมการของ D. Kecman,[1] และ T. Wierzbickic et al.[3] ได ศ กษากลไก ความเส ยหายของท อหน าต ดส เหล ยมภายใต แรงด ด โดย กลไกได พ จารณาเส นการพ บท เก ดข น ได แก เส นการพ บแบบ อย ก บท ะเส นการพ บแบบพ นผ ว เส นการพ บแบบกล ง แล, ผลการว เคราะห จะแสดงเป นโมเมนต ก บม มด ด,T. Wierzbicki and MV. Simao.[4] ได ศ กษากลไกความ เส ยหายของท อกลมภายใต แรงด ด โดยกลไกจะพ จารณา เฉพาะล กษณะการย บบร เวณหน าต ดของท อเท าน น ผลการ ว เคราะห จะแสดงเป นโมเมนต ก บม มด ด,TH. Kim and SR. Reid.[5] ได พ ฒนากลไกความเส ยหายของท อหน าต ด ค อ 48 ส เหล ยมภายใต แรงด ดจาก T. Wierzbicki et al.[3] โดยได แนะนาเส นการพ บท แตกต างออกไป ค อ เส นการพ บแบบร ป กรวยและเส นการพ บแบบร ปโดน ท ผลท ได จากการว เคราะห แบบจ าลองทางคณ ตศาสตร จะท าการเปร ยบเท ยบก บการ ทดลอง, M. Elchalakani et al. [6] ได แสดงสมการกลไก ความเส ยหายของท อกลมภายใต แรงด ด โดยได พ จารณาเส น การพ บบร เวณหน าต ดและการย บต วของเส นการพ บตาม แนวแกน ล กษณะของเส นการพ บต ว ได สมมต เป นเส นตรง และไม ม การย ดและหดต ว สาหร บว ธ ในการว เคราะห จะใช ว ธ พล งงาน ส วนผลท ได จากการว เคราะห จะทาการเปร ยบเท ยบ ก บการทดลอง ส วนความสามารถในการร บแรงกระแทก ของต วถ งรถยนต น นม กแยกการพ จารณาโครงสร างเป นช นๆ ไป เช น ศ กษาการเส ยหายเฉพาะโครงด านหน า [7] การศ กษาการเส ยหายจากการชนของคานกลวงผน งบางแบบ ต างๆ [8], [9], การศ กษาโครงสร างกลวงแบบ Double - Hat และ Top - Hat [10] การศ กษาการเส ยหายของแกน โครงรถยนต [11] เป นต น Somya Poonaya et al. [12] ได ศ กษาการว เคราะห พฤต กรรมความเส ยหายของท อกลมภายใต แรงกระท าตาม แนวแกน ผลการศ กษาจะเป นการเปร ยบเท ยบพฤต กรรม ความเส ยหายของท อระหว างการทดลองและการจ าลอง คอมพ วเตอร ด วยว ธ ไฟไนต เอล เมนต Somya Poonaya et al. [13] ได ท าการเปร ยบเท ยบท อท ม หน าต ดหลากหลาย ภายใต แรงกดตามแนวแกนและแรงด ด โดยการจ าลองทาง คอมพ วเตอร ด วยว ธ ไฟไนต เอล เมนต ผลการว เคราะห พบว า ภายใต แรงกดตามแนวแกนท อหน าต ดร ปวงกลมจะให พล งงานด ดซ บส งส ด รองลงมาท อหน าต ดร ปแปดเหล ยม ท อ หน าต ดร ปหกเหล ยมและท อหน าต ดร ปส เหล ยมพล งงานด ด ซ บน อยท ส ด ส วนภายใต แรงด ดท อหน าต ดร ปส เหล ยม พล งงานด ดซ บส งส ด รองลงมาเป นท อหน าต ดร ปหกเหล ยม ท อหน าต ดร ปแปดเหล ยม และท อหน าต ดร ปวงกลมพล งงาน ด ดซ บน อยท ส ด Somya Poonaya et al. [14] ได ศ กษาการ เปร ยบเท ยบพล งงานด ดซ บของท อหน าต ดหลายเหล ยม

53 ภายใต แรงบ ด โดยการจ าลองคอมพ วเตอร ด วยว ธ ไฟไนต เอล เมนต อย างเด ยว ว สด ท ใช ในการว เคราะห เป นเหล กเหน ยว ผลการว เคราะห พบว าท อหน าต ดร ปวงกลมจะให ค าพล งงาน ด ดซ บมากกว าท อแปดเหล ยม ท อหกเหล ยม และท อส เหล ยม ม พล งงานด ดซ บต าส ด Somya Poonaya [15] ได ศ กษาการ เปร ยบเท ยบการด ดซ บพล งงานของโครงสร างร ปต วเอสภาย ใต แรงกดตามแนวแกน โดยการจ าลองทางคอมพ วเตอร ด วย ว ธ ไฟไนต เอล เมนต ว สด ท ใช เป นเหล กเหน ยว ผลการศ กษา พบว าท อหน าต ดร ปหกเหล ยมให พล งงานด ดซ บมากกว า ท อ หน าต ดร ปแปดเหล ยม ท อหน าต ดร ปวงกลม และท อส เหล ยม ให พล งงานด ดซ บต าส ด ตามล าด บ S. Poonaya et al. [16] ได ท าการศ กษากลไกความเส ยหายของท อกลมผน งบาง ภายใต แรงด ด การว จ ยจะแบ งเป นสองส วน ค อ การทดลอง และทางทฤษฏ โดยว ธ การทดลอง ได ท าการสร างช ดทดลอง ตามหล กการของ SJ. Cimpoeru and NW. Marray. [2] เพ อให ท อกลมสามารถร บแรงด ดได อย างเด ยว ส วนว ธ ทาง ทฤษฏ ได พ จารณากลไกความเส ยหายของเส นการพ บต ว บร เวณหน าต ดและเส นการพ บต วตามแนวแกนโดยเส นการ พ บต วจะถ กสมมต ให เป นเส นตรง ว ธ ในการว เคราะห จะใช ว ธ ก าล งงาน ส าหร บผลการว เคราะห จะท าการเปร ยบเท ยบค า โมเมนต ประล ยในทางทฤษฏ ก บการทดลอง และท าการ เปร ยบเท ยบความส มพ นธ ของกราฟโมเมนต ก บม มด ด ระหว างทฤษฏ ก บการทดลอง ด งน น จากการศ กษางานท เก ยวข อง ทาให งานว จ ยน จ ง ม ว ตถ ประสงค เพ อศ กษาการด ดซ บพล งงานของท อท ม หน า ต ดหลากหลายภายใต แรงบ ด โดยร ปร างหน าต ดท ศ กษา ประกอบด วย หน าต ดร ปส เหล ยม หน าต ดร ปหกเหล ยม หน า ต ดร ปแปดเหล ยม และหน าต ดร ปวงกลม(ม จ านวนเหล ยมไม จ าก ด) ซ งงานว จ ยน จะม ล กษณะเด นค อ เป นการพ ฒนาต อ ยอดจากงานว จ ยท ผ านมา[13] ท จะศ กษาเฉพาะการด ดซ บ พล งงาน ท ร บแรงกระทาตามแนวแกนและแรงด ด โดยว ธ การ จาลองทางคอมพ วเตอร ด วยว ธ ไฟไนต เอล เมนต แต งานว จ ยน ได เพ มว ธ การทดลอง เพ อท าการปร บเท ยบโปรแกรมไฟไนต เอล เมนต (Validate program) และว ธ การทดลองได ว เคราะห ท าการเปร ยบเท ยบผลการด ดซ บพล งงานของท อ หน าต ดร ปต างๆ ท ความหนา 1 ม ลล เมตร พร อมท งได เปล ยน ว สด ท ใช ก นเป นส วนใหญ ค อเหล กเหน ยว มาเป นว สด อล ม เน ยม ท จะเป นประโยชน ในการลดป ญหาของน าหน ก ของโครงสร าง ส ดท ายงานว จ ยน ย งพ ฒนาการว เคราะห ร ปร างหน าต ดของต วด ดซ บพล งงาน ซ งโดยส วนใหญ จะใช ท อ หน าต ดร ปส เหล ยมและท อหน าต ดร ปวงกลม มาเป นท อหน า ต ดร ปแปดเหล ยมและท อหน าต ดร ปหกเหล ยม มาให เป น ทางเล อกท เพ มข นได 3. ว ธ การว เคราะห ว ธ การว เคราะห หาค าการด ดซ บพล งงานของท อหน าต ดร ป หลากหลายภายใต แรงด ด ประกอบด วยว ธ การทดลองและว ธ ไฟไนต เอล เมนต ด งน 3.1 ว ธ การทดลอง การข นร ปช นงาน จะทาการสร างช นงานทดสอบ โดย ใช ว สด อล ม เน ยมขนาด 1 ม ลล เมตรมาพ บเป นท อท ม หน าต ด ร ปส เหล ยม หน าต ดร ปหกเหล ยม หน าต ดร ปแปดเหล ยม และม วนเป นหน าต ดร ปวงกลม ม ขนาดเส นรอบร ปของหน า ต ด 320 ม ลล เมตร ความยาว 1500 ม ลล เมตร และการเช อม เป นการเช อมด วยอาร กอน ด งร ปท 1 ร ปท 1 ช นงานท ด วยข นร ปด วยการพ บ การต ดต งช ดทดสอบ ประกอบด วย ท อท ม หน าต ดร ป หลากหลายถ กวางไว บนจ ดรองร บท งสองข าง ส วนด านบนจะ ม ห วกดท ต ดไว เคร องทดสอบแรงด ง ด งร ปท 2 49

54 ร ปท 2 ล กษณะช ดทดสอบแรงด ดก บเคร องทดสอบแรงด ง ข นตอนการทดลอง น าช นงานมาวางบนจ ดรองร บท ง สองข าง ใช ห วกดท ต ดต งไว ก บเคร องทดสอบแรงด ง เป ด โปรแกรมควบค มเคร องให ห วกดเคล อนท ลงตามแนวด ง ด วย ความเร ว 10 ม ลล เมตรต อนาท จนกระท งช นงานเก ดความ เส ยร ปอย างถาวร ด งร ปท 3 แล วบ นท กผลการทดลอง (Isotropic) ล กษณะเอล เมนต เป นเอล เมนต เปล อกบาง(shell element) ร ปส เหล ยมส โนด(S4R) และเง อนไขขอบเขต (Boundary condition) ท อกลมต วบนจะร บแรงกดตาม แนวด ง ท ความเร วอย างช าๆ(Quasi-Static) 10 ม ลล เมตรต อ นาท กระทาก บช นทดสอบ ท อกลมด านล างจะถ กย ดอย ก บท ล กษณะการส มผ สเป นการส มผ สแบบพ นผ วก บพ นผ ว (Surface to surface)ระหว างท อกลมก บช นงาน และการ ส มผ สต วเอง(Self contact) ของผ วช นงาน ไม ม ค า ส มประส ทธ ความเส ยดทาน และไม ได การพ จารณารอยเช อม 10 ร ปท 3 ช นงานเส ยร ปอย างถาวรเน องจากแรงด ด 3.2 ว ธ การจาลองโดยคอมพ วเตอร ในว ธ การจ าลองโดยคอมพ วเตอร เพ อหาการด ดซ บ พล งงานของท อท ม หน าต ดร ปหลากหลาย จะใช ว ธ ไฟไนต เอล เมนต โดยใช โปรแกรม อบาค ส(ABAQUS) ล กษณะป ญหา เป นแบบพลศาสตร ช ดเจน(Explicit dynamic) โดยการ จ าลองจะสร างแบบจ าลองให เหม อนก บการทดลอง ด งร ปท 4 ประกอบด วยช นงานทดสอบท ม หน าต ดร ปส เหล ยม หน า ต ดร ปหกเหล ยม หน าต ดร ปแปดเหล ยม และหน าต ดร ป วงกลม โดยท กๆ หน าต ดจะม ท อกลมท ม ความแข งเกร ง (Rigid body) อย ด านล างเพ อเป นจ ดรองร บท งสองข าง และ อย ด านบนเพ อเป นห วกด ส วนช นงานม ล กษณะเส ยร ปได (Deformable body) ค ณสมบ ต เป นเน อเด ยวก น (Homogeneous) และค ณสมบ ต ว สด เท าก นท กท ศทาง ร ปท 4 แบบจาลองโปรแกรมคอมพ วเตอร ด วยว ธ ไฟไนต เอล เมนต การหาการล เข าของเอล เมนต (Mesh convergent) การศ กษาหาค าล เข าของเอล เมนต โดยการหาขนาดของเอล เมนต ท เหมาะสมและม เสถ ยรภาพ เพ อให ผลของค าการด ด ซ บพล งงานไม ม ผลกระทบต อการเปล ยนแปลงของขนาดเอล เมนต ด งแสดงในร ปท 5 เป นการแสดงความส มพ นธ ระหว าง ขนาดของเอล เมนต ก บการด ดซ บพล งงาน จะพบว าขนาดเอล เมนต เร มคงท และม เสถ ยรภาพท ขนาด 6 ม ลล เมตร, 5 ม ลล เมตร ด งน นในงานว จ ยน จ งเล อกใช ขนาดเอล เมนต 5 ม ลล เมตร 50

55 ร ปท 5 การว เคราะห ล เข าขนาดเอล เมนต ท เหมาะสม ของท อหน าต ดร ปส เหล ยมความหนา 1 ม ลล เมตร ค ณสมบ ต ของว สด ว สด ท ใช เป นอล ม เน ยม ท ม ความ หนาแน นเท าก บ 2,700 ก โลกร มต อล กบาศก เมตร จะทาการ ทดสอบโดยใช มาตรฐานของ BS EN : 2001 (E) เคร องม อทดสอบท ใช ในการหาค ณสมบต ย ห อ Universal Testing Machine Model: AG 100KNI M2 ของสถาบ นเหล กและเหล กกล าแห งประเทศไทย โดยขนาด ช นทดสอบด งร ปท 6 และการทดสอบและร ปร างความ เส ยหาย ด งร ปท 7 ส วนค ณสมบ ต ของอล ม เน ยมท สาค ญ จะ แสดงตารางท 1 ร ปท 6 ขนาดว สด ตามมาตรฐาน BS EN : 2001 (E) ร ปท 7 แสดงการหาค ณสมบ ต ว สด ของเคร องทดสอบแรงด ง และล กษณะร ปร างการเส ยหายขาดของช นงาน ทดสอบ ตารางท 1 แสดงค ณสมบ ต ของอล ม เน ยม ความ หนา (MM) ค าย งค มอด ล ส (GPA) ความเค น ท จ ด คลาก (MPA) ความ เค น ส งส ด (MPA) ร อยละ การย ด ผลการว เคราะห การว เคราะห เปร ยบเท ยบการด ดซ บพล งงานของท อผน ง บางท ม หน าต ดร ปหลากหลายภายใต แรงด ด โดยว ธ การ ทดลองและว ธ ไฟไนต เอล เมนต ด งน 51

56 ( ) ( ) ( ) ( ) วารสารว ชาการโรงเร ยนนายเร อ ด านว ทยาศาสตร และเทคโนโลย ป ท 1 ฉบ บท 1 ส งหาคม การเปร ยบเท ยบการทดลองก บไฟไนต เอเลเมนต การเปร ยบเท ยบผลการทดลองและผลทางไฟไนต เอล เมนต จะท าท ความหนา 1 ม ลล เมตร จะเป นการ เปร ยบเท ยบระหว างแรงด ดก บระยะแอ นของท อ ในท อหน า ต ดร ปวงกลม ท อหน าต ดร ปส เหล ยม ท อหน าต ดร ปหกเหล ยม ท อหน าต ดร ปแปดเหล ยม และ ท อหน าต ดร ปวงกลม ด ง แสดงในร ปท 8-11 จะพบว าเส นแนวโน มของกราฟระหว าง การทดลองและไฟไนต เอล เมนต ม ค าใกล เค ยงก นมาก ( ) ร ปท 10 ผลการเปร ยบเท ยบระหว างการทดลองและไฟไนต เอล เมนต ของหน าต ดร ปแปดเหล ยม ( ) ร ปท 8 ผลการเปร ยบเท ยบระหว างการทดลองและไฟไนต เอ ล เมนต ของหน าต ดร ปวงกลม ( ) ร ปท 11 ผลการเปร ยบเท ยบระหว างการทดลองและไฟไนต เอล เมนต ของหน าต ดร ปส เหล ยม และร ปท 12 จะเป นการแสดงการเปร ยบเท ยบพล งงาน ด ดช บระหว างผลการทดลองและผลไฟไนต เอล เมนต ของท ก หน าต ด จะพบว าพล งงานด ดซ บจากทดลองและจากว ธ ไฟ ไนต เอล เมนต ม ค าใกล เค ยงก น ( ) ร ปท 9 ผลการเปร ยบเท ยบระหว างการทดลองและไฟไนต เอ ล เมนต ของหน าต ดร ปหกเหล ยม 52

57 ( ) ( ) ( - ) ( ) วารสารว ชาการโรงเร ยนนายเร อ ด านว ทยาศาสตร และเทคโนโลย ป ท 1 ฉบ บท 1 ส งหาคม ร ปท 12 การเปร ยบเท ยบระหว างลการทดลองและผลไฟไนต เอล -เมนต ของหน าต ด และตารางท 2 แสดงร อยละความแตกต างการด ดซ บ พล งงานของการทดลองและไฟไนต เอล เมนต โดยม ร อยละ ของความคลาดเคล อนของท อส เหล ยมเท าก บร อยละ 18 ท อ หกเหล ยมร อยละ 16 ท อแปดเหล ยมร อยละ 8 และ ท อ วงกลมร อยละ 7 ตามลาด บ ตารางท 2 ร อยละความแตกต างการด ดซ บพล งงานของ ว ธ การทดลองและว ธ ไฟไนต เอล เมนต ท ความหนา 1 ม ลล เมตร ( - ) ( ) ร ปท 13 ผลระหว างแรงบ ดก บม มบ ดของท อหน าต ดร ป ส เหล ยม ( ) ร ปท 14 ผลระหว างแรงบ ดก บม มบ ดของท อหน าต ดร ปหก เหล ยม ผลของความหนา ผลของความหนาจะเป นการเปร ยบเท ยบผลของความหนา ขนาด 1 ม ลล เมตร, 2 ม ลล เมตร และ 3 ม ลล เมตร ของหน า ต ดร ปส เหล ยม หน าต ดร ปหกเหล ยม หน าต ดร ปแปดเหล ยม และหน าต ดร ปวงกลม ด งแสดงในร ปท จะพบว าเม อ ความหนาเพ มข น แรงด ดจะเพ มข น ( ) ร ปท 15 ผลระหว างแรงบ ดก บม มบ ดของท อหน าต ดร ปแปด เหล ยม 53