ส่วนประกอบ
กังหันชัยพัฒนา เป็น เครื่องกลเติมอากาศที่ผิวน้ำหมุนช้าแบบทุ่นลอย (สามารถลอยขึ้นลงได้เองตามระดับน้ำ)
ประกอบด้วยซองวิดน้ำ มีใบพัดที่ออกแบบเป็น ซองตักน้ำรูปสี่เหลี่ยมคางหมูจำนวน 6 ซองแต่ละซองจะถูกแบ่งออกเป็น 3 ห้องเท่าๆ กัน ทั้งหมดถูกติดตั้งบนโครงเหล็ก 12 โครงใน 2 ด้าน
มีศูนย์กลางของกังหันที่เรียกว่า "เพลากังหัน" ซึ่งวางตัวอยู่บนตุ๊กตารองรับเพลา ที่ติดตั้งอยู่บนทุ่นลอย และมีระบบขับส่งกำลัง ด้วยเฟืองจานขนาดใหญ่ ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าขนาด 2 แรงม้า สำหรับขับเคลื่อนซองน้ำ ให้หมุนรอบเป็นวงกลม อยู่บนโครงเหล็กที่ยึดทุ่นทั้ง 2 ด้านเข้าไว้ด้วยกันด้านล่างของกังหันในส่วนที่จมน้ำ จะมีแผ่นไฮโดรฟอยล์ยึดปลายของทุ่นลอยด้านล่าง
การทำงาน
ตามทฤษฎีเครื่องกลเติมอากาศ นับว่าการเติมอากาศหรือออกซิเจนเป็นหัวใจของระบบบำบัดน้ำเสีย เพราะถ้ามีออกซิเจนอยู่มาก จุลินทรีย์ก็สามารถบำบัดน้ำได้ดี และบำบัดน้ำเสียได้มากขึ้น แต่ที่ความดันบรรยากาศซึ่งเป็นความดันที่ค่อนข้างต่ำ สำหรับออกซิเจนในการละลายน้ำ จึงต้องมีการเพิ่มพื้นที่สัมผัส ระหว่างอากาศกับน้ำให้ได้มากที่สุด
กังหันชัยพัฒนา เป็น กังหันน้ำที่มีโครงเป็นรูปเหลี่ยมบนทุ่นลอย และมีซองตักวิดน้ำซึ่งเจาะเป็นรูพรุน เราจึงเห็นสายน้ำพรั่งพรู จากซองวิดน้ำขณะที่กังหันหมุนวนเวียน ซ้ำแล้วซ้ำเล่า
ใช้หลักการวิดน้ำขึ้นไปสาดกระจายให้เป็นฝอยในอากาศ ทำให้น้ำสัมผัสกับอากาศได้อย่างทั่วถึง ส่งผลให้ปริมาณ ออกซิเจนในอากาศสามารถ ละลายผสมผสาน เข้าไปในน้ำได้อย่างรวดเร็ว ทุกครั้งที่น้ำถูกตักขึ้นมา ออกซิเจนในอากาศจะละลายในน้ำได้ดีขึ้น เพราะพื้นที่ในการทำปฏิกิริยามีมากกว่าเดิม ทำให้น้ำเสีย ซึ่งเป็นปัญหาของแหล่งน้ำในหลายพื้นที่ มีคุณภาพที่ดีขึ้น
การเพิ่มออกซิเจนให้กับน้ำจะช่วยให้จุลินทรีย์ย่อยสลายสิ่งสกปรกในน้ำเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นกระบวนการทางชีวภาพ ที่ใช้ในการบำบัดน้ำเสีย ที่ได้รับความนิยมอย่างมาก เพราะเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพ และใช้ค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำเสียน้อย และแหล่งน้ำเสียที่กระจายไปตามแหล่งต่างๆ จึงทำให้ยากแก่การรวบรวมน้ำเสีย เพื่อนำไปบำบัดในโรงบำบัดน้ำเสีย และต้องเสียค่าใช้จ่ายสูงการประยุกต์ใช้งานสามารถใช้ประโยชน์เพื่อเติมอากาศให้กับน้ำหรือใช้เพื่อขับเคลื่อนน้ำได้ โดยการใช้งานทั้งในรูปแบบ ที่ติดตั้งอยู่กับที่ และใช้ในรูปแบบเคลื่อนที่ เพื่อเติมอากาศให้กับแหล่งน้ำขนาดใหญ่ หรือตามคลองส่งน้ำที่มีความยาวมาก ซึ่งดัดแปลงได้ด้วยการใช้พลังงาน จากเครื่องยนต์ของกังหัน
จุดเริ่มต้นของกังหันน้ำชัยพัฒนา
กังหันน้ำชัยพัฒนาสร้างขึ้น เพื่อการแก้มลพิษทางน้ำซึ่งทวีความรุนแรงมากขึ้นในหลายพื้นที่
วิวัฒนาการของกังหันน้ำชัยพัฒนานั้น เริ่มจากการสร้างต้นแบบได้ครั้งแรกในปี 2532 แล้วนำไปติดตั้งยังพื้นที่ทดลองเพื่อแก้ปัญหาไปพร้อมๆ กัน
ทั้งนี้ พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวได้มีพระราชดำริ ให้มูลนิธิชัยพัฒนาดำเนินการวิจัย และพัฒนากังหันน้ำ ซึ่งโครงสร้างและส่วนประกอบ ในส่วนที่เป็นปัญหา ได้รับการแก้ไขมาโดยตลอด นับแต่มีการสร้างเครื่องต้นแบบ
ในด้านโครงสร้างนั้นได้พัฒนาให้กังหันน้ำหมุนด้วยความเร็ว 1,450 รอบต่อนาที โดยที่ซองตักน้ำหมุนด้วยความเร็ว 5 รอบต่อนาที ขับด้วยมอเตอร์ขนาด 2 แรงม้า และมีการปรับปรุง โครงสร้างในรูปแบบต่างๆ เช่น ออกแบบตัวเครื่องให้สามารถ ขับเคลื่อนด้วยคนเพื่อใช้ในแหล่งน้ำ ที่ไฟฟ้ายังเข้าไปไม่ถึง เป็นต้น
ด้านประสิทธิภาพสามารถถ่ายเทออกซิเจนลงน้ำได้ 0.9 กิโลกรัมต่อแรงม้า-ชั่วโมง และมีการพัฒนาให้ถ่ายเทออกซิเจนได้ 1.2 กิโลกรัมต่อแรงม้า-ชั่วโมง
สิทธิบัตรการประดิษฐ์
กังหันน้ำชัยพัฒนา ได้รับสิทธิบัตรจากกรมทรัพย์สินทางปัญญา เมื่อวันที่ 2 ก.พ.2536 หลังจากเลขาธิการมูลนิธิชัยพัฒนา ซึ่งเป็นหน่วยงานหลักที่สนองพระราชดำริ ในการพัฒนากังหันน้ำ ได้รับพระราชทานพระบรมราชานุญาตให้ยื่นขอรับสิทธิบัตรเมื่อวันที่ 2 มิ.ย.2535 จึงนับว่าเป็นสิทธิบัตรในพระปรมาภิไธย ของพระมหากษัตริย์พระองค์แรกของไทย และครั้งแรกของโลก และถือว่าวันที่ 2 ก.พ.ของทุกปีเป็น “วันนักประดิษฐ์” นับแต่นั้นเป็นต้นมา
นอกจากนี้ “กังหันชัยพัฒนา” ยังได้รับรางวัลเหรียญทองจาก The Belgian Chamber of Inventor องค์กรทางด้านนวัตกรรมที่เก่าแก่ของเบลเยียม ภายในงาน “Brussels Eureka 2000” ซึ่งเป็นงานแสดงสิ่งประดิษฐ์ใหม่ของโลกวิทยาศาสตร์ ณ กรุงบรัสเซลส์ ประเทศเบลเยียม
“กังหันน้ำชัยพัฒนา” คือสิ่งประดิษฐ์ซึ่งเกิดจากพระปรีชาสามารถอันงดงาม และพระราชดำริของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว
ข้อมูลอ้างอิง http://th.wikipedia.org
2.โครงการฝนหลวง
โครงการฝนหลวง เป็นโครงการที่เกิดขึ้นจากพระราชดำริส่วนพระองค์ในพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช เพื่อสร้างฝนเทียมสำหรับบรรเทาปัญหาความแห้งแล้งขาดแคลนน้ำในการเกษตร
ประวัติ
เมื่อคราวที่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช เสด็จพระราชดำเนินเยี่ยมพสกนิกร เมื่อปี พ.ศ. 2498 ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ได้ทรงรับทราบถึงความเดือดร้อนทุกข์ยากของราษฎรและเกษตรกรที่ขาดแคลนน้ำอุปโภคบริโภคและการเกษตร จึงได้มีพระมหากรุณาธิคุณพระราชทานโครงการพระราชดำริ "ฝนหลวง" ให้กับ ม.ร.ว.เทพฤทธิ์ เทวกุล ไปดำเนินการ ซึ่งต่อมาได้เกิดเป็นโครงการค้นคว้าทดลองปฏิบัติการฝนเทียมหรือฝนหลวงขึ้น ในสังกัดสำนักงานปลัดกระทรวงเกษตรและสหกรณ์ เมื่อปี พ.ศ. 2512 ด้วยความสำเร็จของ โครงการ จึงได้ตราพระราชกฤษฎีกาก่อตั้งสำนักงานปฏิบัติการฝนหลวงขึ้นในปี พ.ศ. 2518 ในสังกัดกระทรวงเกษตรและสหกรณ์ เพื่อเป็นหน่วยงานรองรับโครงการพระราชดำริฝนหลวงต่อไป
ฝนหลวง
การทำฝนเทียมหรือฝนหลวงเป็นกรรมวิธีการเหนี่ยวนำน้ำจากฟ้า ใช้เครื่องบินบรรจุสารเคมีขึ้นไปโปรยในท้องฟ้า โดยดูจากความชื้นของเมฆและสภาพทิศทางลมประกอบกัน ปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดฝนคือ ความร้อนชื้นปะทะความเย็น และมีแกนกลั่นตัวที่มีประสิทธิภาพในปริมาณที่เหมาะสม กล่าวคือ เมื่อมวลอากาศร้อนชื้นที่ระดับผิวพื้นขึ้นสู่อากาศเบื้องบน อุณหภูมิของมวลอากาศจะลดต่ำลงจนถึงความสูงที่ระดับหนึ่ง หากอุณหภูมิที่ลดต่ำลงนั้นมากพอก็จะทำให้ไอน้ำในมวลอากาศอิ่มตัว จะเกิดขบวนการกลั่นตัวเองของไอน้ำในมวลอากาศขึ้นบนแกนกลั่นตัว เกิดเป็นฝนตกลงมา ฉะนั้นสารเคมีที่ใช้จึงประกอบด้วย "สูตรร้อน" ใช้เพื่อกระตุ้นเร่งเร้ากลไกการหมุนเวียนของบรรยากาศ, "สูตรเย็น" ใช้เพื่อกระตุ้นกลไกการรวมตัวของละอองเมฆให้โตขึ้นเป็นเม็ดฝน และสูตรที่ใช้เป็นแกนดูดซับความชื้น เพื่อใช้กระตุ้นกลไกระบบการกลั่นตัวให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น
วิธีการทำฝนหลวง
ตำราการทำฝนเทียมพระราชทานพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ได้ทรงกำหนดขั้นตอนการทำฝนหลวงขึ้นให้เข้าใจง่ายเป็นลำดับดังนี้
ขั้นตอนที่หนึ่ง : "ก่อกวน"
เป็นขั้นตอนที่เมฆธรรมชาติเริ่มก่อตัวทางแนวตั้ง การปฏิบัติการในขั้นตอนนี้มุ่งใช้สารเคมีกระตุ้นให้มวลอากาศลอยตัวขึ้นสู่เบื้องบน เพื่อให้เกิดกระบวนการชักนำไอน้ำหรือความชื้นเข้าสู่ระบบการเกิดเมฆ ระยะเวลาที่จะปฏิบัติการในขั้นตอนนี้ไม่ควรเกิน 10.00 น. ของแต่ละวัน โดยการใช้สารเคมีที่สามารถดูดซับไอน้ำจากมวลอากาศได้ แม้จะมีเปอร์เซ็นต์ความชื้นสัมพัทธ์ต่ำ (มีค่า critical relative humidity ต่ำ) เพื่อกระตุ้นกลไกของกระบวนการกลั่นตัวไอน้ำในมวลอากาศ (เป็นการสร้างสภาพแวดล้อมให้เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของเมฆด้วย) ทางด้านเหนือลมของพื้นที่เป้าหมาย เมื่อเมฆเริ่มก่อตัวและเจริญเติบโตทางตั้งแล้ว จึงใช้สารเคมีที่ให้ปฏิกิริยาคายความร้อนโปรยเป็นวงกลมหรือเป็นแนวถัดมาทางใต้ลมเป็นระยะทางสั้น ๆ เข้าสู่ก้อนเมฆ เพื่อกระตุ้นให้เกิดกลุ่มแกนร่วม (main cloud core) ในบริเวณ ปฏิบัติการสำหรับใช้เป็นศูนย์กลางที่จะสร้างกลุ่มเมฆฝนในขั้นตอนต่อไป
ขั้นตอนที่สอง : "เลี้ยงให้อ้วน"
เป็นขั้นตอนที่เมฆกำลังก่อตัวเจริญเติบโตซึ่งเป็นระยะสำคัญมากในการปฏิบัติการ เพราะจะต้องเพิ่มพลังงานให้แก่ updraft ให้ยาวนานออกไป ต้องใช้เทคโนโลยีและประสบการณ์การทำฝนควบคู่ไปพร้อมกันเพื่อตัดสินใจโปรยสารเคมีชนิดใด ณ ที่ใดของกลุ่มก้อนเมฆ และในอัตราใดจึงเหมาะสม เพราะต้องให้กระบวนการเกิดละอองเมฆสมดุลกับความแรงของ updraft มิฉะนั้นจะทำให้เมฆสลาย
ขั้นตอนที่สาม : "โจมตี"
เป็นขั้นตอนสุดท้ายของกรรมวิธีปฏิบัติการฝนหลวง เมฆ หรือ กลุ่มเมฆฝนมีความหนาแน่นมากพอที่จะสามารถตกเป็นฝนได้ ภายในกลุ่มเมฆจะมีเม็ดน้ำขนาดใหญ่มากมาย หากเครื่องบินบินเข้าไปในกลุ่มเมฆฝนนี้จะมีเม็ดน้ำเกาะตามปีกและกระจังหน้าของเครื่องบิน เป็นขั้นตอนที่สำคัญ ต้องอาศัยประสบการณ์มาก เพราะจะต้องปฏิบัติการเพื่อลดความรุนแรงของ updraft หรือทำให้อายุของ updraft หมดไป สำหรับการปฏิบัติการในขั้นตอนนี้ จะต้องพิจารณาจุดมุ่งหมายของการทำฝนหลวง ซึ่งมีอยู่ 2 ประเด็นคือเพื่อเพิ่มปริมาณฝนตก และเพื่อให้เกิดการกระจายการตกของฝน
เครื่องมือและอุปกรณ์สำคัญที่ใช้ประกอบในการทำฝนหลวง
1.เครื่องมืออุตุนิยมวิทยา ใช้ในการตรวจวัดและศึกษาสภาพอากาศประกอบการวางแผนปฏิบัติการ นอกเหนือจากแผนที่อากาศ ภาพถ่าย ดาวเทียมที่ได้รับสนับสนุนเป็นประจำวันจากกรมอุตุนิยมวิทยาที่มีใช้ได้แก่
1.เครื่องวัดลมชั้นบน (pilot balloon) ใช้ตรวจวัดทิศทางและความเร็วลมระดับสูงจากผิวดินขึ้นไป
2.เครื่องวิทยุหยั่งอากาศ (radiosonde) เป็นเครื่องมืออิเล็คทรอนิคส์ประกอบด้วยเครื่องส่งวิทยุ ซึ่งจะติดไปกับบอลลูน และเครื่องรับสัญญาณวิทยุซึ่งจะบอกให้ทราบถึงข้อมูลอุณหภูมิความชื้น ของบรรยากาศในระดับต่าง ๆ
3.เครื่องเรดาร์ตรวจอากาศ]] ที่มีใช้อยู่เป็นแบบติดรถยนต์ เคลื่อนที่ได้มีประสิทธิภาพ สามารถบอกบริเวณที่มีฝนตกและความแรง หรือปริมาณน้ำฝนและการเคลื่อนที่ของกลุ่มฝนได้ในรัศมี 200-400 กม. ซึ่งนอกจากจะใช้ประกอบการวางแผนปฏิบัติการแล้ว ยังใช้เป็นหลักฐานในการประเมินผลปฏิบัติการฝนหลวงอีกด้วย
4.เครื่องมือตรวจอากาศผิวพื้นต่าง ๆ เช่น เครื่องวัดอุณหภูมิ เครื่องวัดความเร็วและทิศทางลม เครื่องวัดปริมาณน้ำฝน เป็นต้น
2.เครื่องมือเตรียมสารเคมี ได้แก่เครื่องบดสารเคมีเครื่องผสมสารเคมี ทั้งแบบน้ำและแบบผง ถังและกรวยโปรยสารเคมี เป็นต้น
3.เครื่องมือสื่อสาร ใช้ในการติดต่อสื่อสารและสั่งการระหว่างนักวิชาการบนเครื่องบินกับฐานปฏิบัติการ หรือระหว่างฐานปฏิบัติการ 2 แห่ง หรือใช้รายงานผลระหว่างฐานปฏิบัติงานสำนักงานฯ ในส่วนกลางโดยอาศัยข่ายร่วมของวิทยุตำรวจ ศูนย์สื่อสารสำนักงาน ปลัดกระทรวงมหาดไทย วิทยุเกษตร และกรมไปรษณีย์โทรเลข เครื่องมือสื่อสารที่ใช้ในปัจจุบัน ได้แก่วิทยุซิงเกิลไซด์แบนด์ วิทยุ FM.1, FM.5 เครื่องโทรพิมพ์ เป็นต้น
4.เครื่องมือทางวิชาการอื่น ๆ เช่น อุปกรณ์ทางการวางแผนปฏิบัติการ เข็มทิศ แผนที่ กล้องส่องทางไกล เครื่องมือตรวจสอบสารเคมี กล้องถ่ายภาพ ฯลฯ
5.สถานีเรดาร์ฝนหลวง หรือ เรดาร์ดอปเปลอร์ (Doppler radar) ในบรรดาเครื่องมืออุปกรณ์วิทยาศาสตร์ภายใต้โครงการวิจัยทรัพยากรบรรยากาศประยุกต์จำนวน 8 รายการนั้น เรดาร์ดอปเปลอร์จัดเป็นเครื่องมือที่มีมูลค่าสูงสุด เรดาร์นี้ใช้เพื่อวางแผนการทดลองและติดตาม ประเมินผลปฏิบัติการฝนหลวงสาธิต เครื่องมือชนิดนี้ทำงานโดยใช้ระบบคอมพิวเตอร์ (Microvax 3400) ควบคุมสั่งการ เก็บบันทึก รวบรวมข้อมูล สามารถนำข้อมูลกลับมาแสดงใหม่จากเทปบันทึก ในรูปแบบการทำงานของ IRIS (IRIS Software) ผ่านโพรเซสเซอร์ (RUP-6) กล่าวคือ ข้อมูลจะถูกบันทึกไว้ในเทปบันทึกข้อมูลด้วยระบบคอมพิวเตอร์ที่สามารถนำมาใช้ได้ตลอด ซึ่งเชื่อมต่อกับระบบเรดาร์ การแสดงผล/ข้อมูล โดยจอภาพ สถานที่ตั้งเรดาร์ดอปเปลอร์นี้อยู่ที่ ตำบลยางเปียง อำเภออมก๋อย จังหวัดเชียงใหม่
ข้อมูลอ้างอิง http://th.wikipedia.org
