D.I.Y. Marine Autopilot ระบบกัปตันอัตโนมัติ ของกัปตันแจ็ค สแปร์โรว์ ตอนสมองกล

ระบบกัปตันขับเรืออัตโนมัติ (Marine Autopilot Thailand) สำหรับเรือเร็วขนาดเล็ก และเรือใบ

   การเดินทางของเรือในทะเล จะมีทั้ง ทิศทางกระแสน้ำ และกระแสลม ซึ่งจะส่งผลให้เรือมีการลื่นไถล หรือเวลาหัวเรือโดนคลื่นลม ทิศทางจะเปลี่ยนไปมาจากแนวเส้นทางเดินเรือ ทำให้ต้องคอยเลี้ยงพวงมาลัยตลอดเวลา จะดีแค่ไหนถ้าเรามีระบบที่คอยเลี้ยงพวงมาลัยให้ไปตามทิศทางที่ต้องการตลอดเวลา หรือเวลาเดินทางไกล ใช้ความเร็ว Cruise Speed ซึ่งทำให้ประหยัดน้ำมันได้อย่างมากมาย

หน้าปัดตัวอย่าง Marine Autopilot System

มาลองทำระบบ Autopilot  ตามความต้องการใช้งาน ในแบบชาวเรือ

ระบบนี้จะแบ่งเป็น 2 ส่วน คือ ระบบสมองกล กับ ระบบการควบคุม

1.ระบบสมองกล จะใช้บอร์ด Computer Single Board ขนาดเล็กมาใช้ทำเป็นระบบหลัก โดยจะพร้อมใช้ทันทีเมื่อเปิดเครื่อง โดยระบบเป็นระบบเปิดสามารถปรับปรุงโปรแกรมระบบ และสามารถอัปเกรดเวอร์ชั่นในอนาคตได้ หากมีคุณสมบัติใหม่ๆ เพื่อการเดินเรือ

2.ระบบควบคุม คือ บอร์ดควบคุม กับระบบที่ใช้สำหรับการบังคับระบบเลี้ยวซ้าย-ขวา สามารถทำให้ใช้กับเรือขนาดเล็ก จนถึงขนาดใหญ่ได้โดยเลือกใช้ระบบควบคุม ที่เหมาะสม โดยส่วนใหญ่จะเน้นใช้อุปกรณ์ที่มีแพร่หลาย และหาง่าย ระบบควบคุมมีหลายแบบหลายวิธี  ที่จะทำให้หางเสือเลี้ยวอัตโนมัติ

การสั่งการ ทำด้วย Remote Control  ใช้แทนการกดปุ่มที่คีย์บอร์ด และยังสามารถใช้เลี้ยวแทนพวงมาลัยได้แบบปรกติด้วย

ควบคุมด้วยรีโมท คอนโทรล

ระบบ Autopilot คือ ระบบช่วยขับอัตโนมัติ เป็นผู้ช่วยขับเรือเองอัตโนมัติ ทำให้เราละมือจากพวงมาลัยเรือได้ โดยจะทำงานตามทิศ หรือพิกัดที่ตั้งไว้ล่วงหน้า พอสั่งทำงานระบบจะบังคับพวงมาลัย เลี้ยวซ้าย เลี้ยวขวาเอง เพื่อไปตามทิศหรือพิกัดที่เราตั้งไว้โดยอัตโนมัติ

เครื่องต้นแบบ D.I.Y. Marine Autopilot Thailand ทำเอง โปรแกรมเอง จากการหาข้อมูล ยังไม่เคยเห็นใครทำเองในไทยนะครับ

ระบบนี้จริงๆ สามารถใช้กับเรือทะเลได้ทุกชนิด ทุกขนาด ไม่ได้จำกัดแค่เรือเร็ว หรือเรือใบ เพียงแต่ต้องจัดทำระบบควบคุมหางเสือ ตามขนาดเรือให้เหมาะสม

ตัวอย่างการเลี้ยวโดยใช้รีโมท คอนโทรล



ระบบที่มีขายสำเร็จรูปส่วนใหญ่ จะใช้อุปกรณ์ ดังต่อไปนี้
1.พวงมาลัยไฮดรอลิกหรือพวงมาลัยเพาเวอร์
2.ระบบ Autopilot โดยใช้ระบบปั้มไฮดรอลิกไฟฟ้า ไปควบคุมพวงมาลัยไฮดรอลิกอีกที ราคาทั้งชุดรวมติดตั้ง ราคาไม่ต้องพูดถึง ...อิอิ ...พอรวมราคาแล้วมันแพงไม่เบาไปกว่าเรือ Speedboat หรือ Sailboat ของเราเสียอีก มันคือเหตุผลที่ทำให้ระบบนี้ไม่ค่อยมีติดตั้งในเรือทั่วไป

เราก็เลยต้องมาทำให้มันเป็นระบบออโต้ไพล็อต ที่เป็นมาตรฐานเรือไทย ไม่แน่เมืองไทยอาจจะมีระบบ Marine Autopilot ที่ใช้กันแพร่หลายที่สุดในโลกก็ได้

ตัวอย่างระบบบังคับเลี้ยวของต่างประเทศ ส่วนใหญ่จะติดตั้งบนพื้นฐาน การควบคุมผ่านระบบพวงมาลัยไฮดรอลิก

ตัวอย่างการใช้ระบบควบคุมแบบต่างๆ ซึ่งจะต้องเลือกว่าจะใช้ระบบไหนควบคุมการเลี้ยว


ใช้ Stepping Motor ในการหมุนเพื่อไปขับพวงมาลัย

มอเตอร์ชนิดนี้ส่วนใหญ่ใช้ในงานอุตสาหกรรม เช่น เครื่องตัดเลเซอร์ ตัดเหล็ก เครื่องฉลุอัตโนมัติ เครื่องเซาะหรือกัดโลหะ เครื่องพิมพ์พล๊อตเตอร์ หรือเครื่องพิมพ์ป้ายอิงค์เจ็ตขนาดใหญ่ หรือพวกปริ้นท์เตอร์

ข้อดี

• หาอะไหล่ง่าย และมีกำลังการหมุนสูง ตามขนาดมอเตอร์
• ระบบการหมุนจะหมุนเป็นสเต็ป ส่วนใหญ่จะหมุนสเต็ปละ 1.8 องศา
• ไม่ต้องการการตรวจจับกลับ เพื่อเช็คตำแหน่ง เพราะการสั่งการหมุนจะสั่งเป็นแบบสเต็ป จึงรู้ค่าที่สเต็ปหมุนที่ใช้หมุนไปแน่นอน
• ฺBoard ที่ใช้ควบคุมจะไช้ Stepping Motor Board

ตัวอย่างการใช้สเต็ปปิ้งมอเตอร์ไปหมุนที่แกนพวงมาลัย

การใช้สเต็ปปิ้งมอเตอร์ กับเรือขนาดเล็ก

การใช้สเต็ปปิ้งมอเตอร์ กับเรือขนาดใหญ่

ตัวอย่างพวงมาลัยที่ใช้ัเฟื่องขับ

ชุดเฟืองสำหรับสเต็ปปิ้งมอเตอร์และเลี้ยว

ชุดเฟืองสำหรับเลี้ยว

คล้ายๆ ระบบส่งกำลังรถจักรยาน

ใช้ Servo Motor ในการใช้แขนกล โยก ดึง หรือดัน

แบบนี้ข้างในก็เป็นมอเตอร์แบบหนึ่ง โดยมีแขนยื่นออกมา โดยมีรูปแบบการหมุนแขนที่ประมาณ 90-180 องศา และจะสามารถสั่งหมุนมาก หมุนน้อย หมุนค้างในมุมต่างๆได้ แขนกลลักษณะนี้จึงสามารถใช้ดึงหางเสือได้เป็นอย่างดี โดยมีแรงในการดึงหลายสิบกิโล ตามขนาดมอเตอร์และเฟืองทด สำหรับรุ่น High Torque

ข้อดี

• ส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์พวก Radio Control
• การควบคุมแม่นยำ และสามารถหยุดค้างหรือเบรคได้
• Board ที่ใช้ควบคุมจะใช้ Servo Motor Board

ตัวอย่างการใช้ เซอร์โวมอเตอร์ไปคุมหางเสือเรือ

การใช้แขนเซอร์โวต่อกับหางเสือ แบบ1

การใช้แขนเซอร์โวต่อกับหางเสือ แบบ 2

ใช้ Motor ไฟฟ้าหมุน เพื่อปั้มน้ำมันไฮดรอลิก เพื่อขับระบบบังคับเลี้ยวในชุดเลี้ยวไฮดรอลิก

ระบบนี้จะใช้เป็นระบบ Autopilot หลายค่ายเป็นส่วนใหญ่ โดยจะทำการติดตั้งระบบเลี้ยวไฮดรอลิกก่อน (พวงมาลัยเพาเวอร์เรือ) โดยการเลี้ยวจะใช้มอเตอร์ปั้มน้ำมันไฮดรอลิก แทนการหมุนพวงมาลัย เลยมีผลให้เกิดการควบคุมการเลี้ยวได้ เช่นเดียวกับการหมุนพวงมาลัย โดยใช้การจ่ายไฟตามจังหวะที่ต้องการ พวงมาลัยก็เกิดการเลี้ยว

ข้อดี

• ให้กำลังในการควบคุมสูง ขึ้นอยู่กับขนาดมอเตอร์และปั้มน้ำมันไฮดรอลิก
• เข้ากันได้ดีกับระบบพวงมาลัยไอดรอลิกของเรือ
• ระบบการควบคุมใช้ Board Relay เปิดปิดและหมุนมอเตอร์ 2 ทิศทาง ระบบนี้ต้องมีการตรวจเช็คมุมส่งกลับมาที่ Board สมองกลด้วย เพราะจะทำให้สามารถรู้ได้ว่าหางเสือเรือ เลี้ยวไปอยู่ที่ตำแหน่งใด

ตัวอย่างการใช้กระบอกไฮดรอลิก ดึงหรือดันให้หางเสือเลี้ยว โดยมีแขนหมุนใว้อ่านค่าตำแหน่งมุมการหมุน

การต่อสายไฮดรอลิก เข้ากับปั้มไฮดรอลิก กับระบบพวงมาลัยไฮดรอลิกเดิม

ใช้ แขนกล ไฟฟ้า หรือ แขนกลไฮดรอลิก แบบใช้ Stepping Motor บังคับแกนชักเข้าออก เพื่อดึง หรือดัน หางเสือ

ระบบนี้มีทั้งใช้มอเตอร์ไฟฟ้าขับตรง และ มอเตอร์ขับไฮดรอลิกอีกที โดยทำการยึดหด แกนที่ใช้สำหรับชัก ซึ่งสามารถนำมาใช้หมุนหางเสือได้ ใช้กับมอเตอร์ไฟฟ้า จะเป็นเกลียวเวลามอเตอร์หมุนก็จะทำให้แขนกลชักเข้าชักออกได้ หรือกรณีเป็นระบบไฮดรอลิกจะใช้น้ำมันดันแกนชัก

ข้อดี

• ใช้ยึดกับหางเสือเรือได้ง่าย
• กรณีเรือไม่มีพวงมาลัย หรือเรือที่ใช้การควบคุมแบบถือหาง ก็สามารถนำมาต่อกับหางเสือเรือจะใช้ได้ทันที
• ไม่ต้องการการอ่านค่ากลับในการเช็คมุม เพราะสั่งหมุนจาก Stepping Motor เป็น Stepได้
• ถ้ามอเตอร์เป็นมอเตอร์ธรรมดา ไม่ใช่ Stepping ต้องทำแขนไว้อ่านค่ามุมหางเสือ เพื่อกำหนดตำแหน่งการหมุน
• ระบบการควบคุมถ้าเป็น มอเตอร์หมุนเกลียวใช้ Board Stepping Motor

Autopilot แบบใช้ลมมาควบคุมหางเสือ ระบบกลไก ไม่ใช้ไฟฟ้า

ก่อนจะพูดเรื่อง Autopilot มีสิ่งหนึ่งที่ต้องคำนึงเวลาเดินเรือ จึงจะสามารถเดินเรือ และใช้ Autopilot ได้อย่างมีประสิทธิภาพ


ข้อแรก การเดินทาง ทางเรือจะมีการดริฟท์ (Drift) หรือการลื่นไถล ซึ่งเกิดจาก

กระแสลม

ทิศทางคลื่น

กระแสน้ำไหล

จะเห็นว่าเรือที่วิ่งในทะเลจะต้องวิ่งในน้ำที่มีปัจจัยเปลี่ยนแปลงมากมาย ซึ่งเวลาเรือวิ่ง ขณะที่เราอยู่บนเรือ เราจะไม่สังเกตุเห็นว่ามีการดริฟท์ (Drift) หรือการลื่นไถล แต่เวลาเดินทางจริงจะมีการดริฟท์จากแนวเดินเรือ ซึ่งสามารถเช็คได้จาก GPS

ข้อที่สอง ระยะทางที่สั้นที่สุด อาจไม่ใช่ การใช้เวลาน้อยที่สุด
ลักษณะการเดินเรือจะเดินทางลักษณะแบบปู (ปูเป็นสัตว์ที่มีการย้ายถิ่น ในอดีดปูอาศัยสนามแม่เหล็กขั้วโลกในการเดินทางและกำหนดทิศทาง เนื่องจากแม่เหล็กขั้วโลกเหนือใต้ ได้มีการกลับทิศหลายครั้ง จึงทำให้ความสามารถอ่านทิศแม่เหล็กหายไป แต่ปูก็ยังคงเดินด้านข้างจนปัจจุบัน)

ตัวอย่างกรณีเรือใบ เช่นถ้าตั้งเข็มจากสัตหีบ ไปหัวหิน คงเป็นได้ยากที่กระแสลมและทิศทางที่จะเดินทางจะพอดีแล้วได้ประสิทธิภาพสูงสุด ความเร็วสูงสุด ถ้าวิ่งตรงตามเข็ม GPS อาจได้ระยะทางสั้นสุด แต่ไม่ได้ความเร็วสูงสุด ฉะนั้นการเดินทางทางเรือถ้าต้องการประสิทธฺิภาพ จะเป็นลักษณะซิกแซกไปเรื่อยๆ แบบปู

กรณีเรือเร็ว หรือสปีดโบ๊ต ข้อจำกัดของมุมทิศของลมจะมีผลน้อย เพราะใช้แรงเครื่องยนต์ แต่จะมีข้อจำกัดในเรื่องมุมปะทะคลื่น อันนี้จะแปรผันตามขนาดเรือ ตัวอย่างเช่น ถ้าขนาดเรือ 20 ฟุต เจอคลื่นไกล้ๆ 1.5 เมตร จะวิ่งแบบบินไปไม่ค่อยได้แล้ว แต่เรือ 36 ฟุต คลื่นแบบนั้นยังวิ่งชนคลื่นเนียนๆสบาย พอเจอคลื่นมากๆ การวิ่งถ้าวิ่งตาม GPS ในระยะทางสั้นที่สุด แรงปะทะจะมาก จะไม่สามารถใช้ความเร็วได้เลย ถ้าต้องการความเร็วต้องวิ่งแบบปู คือชนคลื่นในแนวเฉียง วิธีการนี้ทำให้วิ่งได้เร็วขึ้น คือแทนจะขับชนคลื่น พอวิ่งเฉียงจะกลายเป็นขับตามคลื่นแทน แล้วใช้วิธีวิ่งไล่แซงลูกคลื่น แล้วทำไมต้องวิ่งซิกแซก ก็เพื่อพอถึงที่หมายจะได้ไม่ไกลจากจุดปลายทางมากนัก ฉะนั้นวิธีนี้จะใช้ระยะทางมากกว่าวิ่งตรง แต่ถึงที่หมายไวกว่าวิ่งตรงมากมาย

วิธีการวิ่งแบบปู ไม่ได้ใช้ได้กับเรือทุกลำ เรือต้องไม่มีอาการมุดคลื่น หรือเวลาเลี้ยวต้องไม่มีอาการแฉลบคลื่น

บนสรุป การเดินทางไกลในทะล คงเลี่ยงยากที่จะไม่เจอคลื่นลม เนื่องจากมีปัจจัยจำนวนมากที่เกี่ยวข้อง และมันคือสิ่งที่เป็นธรรมชาติ ...ขอให้นึกถึงการเดินทางแบบปู

Marine Autopilot ระบบกัปตันอัตโตมัติ เวอร์ชั่นนี้จะเป็น ระบบออโต้ไพล็อต แบบใช้เข็มทิศ โดยเรือจะวิ่งตามทิศที่กำหนด ทิศทางไว้ล่วงหน้า ระบบออโต้ไพล็อตแบบนี้ดีตรงที่ ไม่ต้องมีปุ่มเยอะ ใช้แค่ 4 ปุ่มควบคุมทำงานได้แบบเทพแล้ว ทำงานได้แบบนี้ก็ซับซ้อนแล้วครับ

ส่วน Autopilot แบบเข็มทิศ กับแบบพิกัด GPS ทั้ง 2 ระบบ จะรวมในเวอร์ชั่นถัดไป จะสามารถเลือกใด้ว่าจะใช้งานระบบคุมพวงมาลัยแบบไหน แต่เนื่องจากผมไม่ชอบปุ่มเยอะๆ อาจใช้วิธีใช้ Smartphone หรือ iPad โยนค่าพิกัดละติจูด ลองจิจูด ... โอ้ว ...แค่คิดก็ซับซ้อน

แต่การใช้งานจริง ระบบควบคุมพวงมาลัยแบบพิกัด ตีกินระบบเข็มทิศไม่ลง เพราะ

• กรณีเรือใบ จะมีมุมเฉพาะบางมุมใช้รับลม และมีบางมุมที่เรือจะวิ่งเร็วเป็นพิเศษ ฉะนั้นการเดินทางแบบปู คือซิกแซกไปเรื่อยๆ จะถึงไวกว่า
• หรือกรณีเรือเร็วมุมที่ใช้ชนคลื่นสำคัญมาก ฉะนั้นการตั้งเข็มแบบใช้เข็มเดียว หรือพิกัดเดียว มันได้รับการพิสูจน์แล้วว่า ถึงช้ากว่ามากมาย ผมเคยทดสอบวิ่งออกจากฝั่งประมาณแค่ 30 กิโลเมตร วิ่งเข้าฝั่งในสภาวะคลื่นลม เรือผมถึงก่อนเรือเพื่อนเกือบชั่วโมง ในกรณีมีคลื่นลมให้นึกถึงการวิ่งแบบปู เวลาอยู่ในคลื่นลม มัวแต่พยายามใส่ค่า คีย์พิกัด เมาคลื่นก่อนพอดี

เพื่อนๆ ลองนึกดูถ้าวิ่งเรือโดยใช้พิกัดหลายค่าแบบซิกแซก มันจะยุ่งยากในการตั้งค่าพิกัดขนาดไหน ซึ่งการขับเรือแบบตั้งเข็มง่ายกว่าเยอะมาก เพราะหัวเรือจะหันไปเข็มที่เราจะตั้งตลอดเวลา นั่นคือระบบเข็มทิศมันพร้อมใช้ตลอดเวลา ใช้เวลาตั้งเข็มเพียง 1 ใน 4 ของวินาที (วินาทีนะครับ เพราะมันแค่กดปุ่มทีเดียว เพื่อใช้ในการล็อคทิศ)

ฉะนั้น Autopilot ส่วนใหญ่จึงจะต้องใช้ยี่ห้อเดียวกับยี่ห้อ GPS เพราะจะโยนค่าละติจูด ลองจิจูด จาก GPS รวมทั้ง Way point ด้วย เพื่อลดการคีย์พิกัดหน้าเครื่อง (ถ้าไม่ทำแบบนี้จะยุ่งยากในการคีย์พิกัดมากกว่า 1 จุด และจะต้องคอยระมัดระวังความถูกต้องด้วย)

ตัวอย่างเส้นทางเดินจากเข็ม GPS จะเห็นเรือจะ Drift ออกด้านข้าง ส่วนจะออกข้างซ้ายหรือขวาจะอยู่ที่ กระแสลม กระแสคลื่น

เวลาใช้งานจริง Autopilot ใช้วิธีขีดเข็มบนหน้าปัด GPS เวลาเดินทางไปสักพัก เราจะเห็นพิกัดของเรือไถล ออกจากแนวเดินเรือ ไปด้านใดด้านหนึ่งของเส้นทางเดินเรือ 

การเดินเรือโดยใช้เข็มทิศคงที่ จะต้องมีการชดเชยเข็มทิศ เพราะไม่ว่าเรืออยู่ตำแหน่งใดๆ เข็มทิศจะชี้ไปทิศเดิมเสมอ ถ้าไม่มีการชดเชยเข็มทิศ ตำแหน่งปลายทางจะเบี่ยงเบนไปในแบบเส้นขนาน แต่ก็ไม่ใช่ปัญหาเพราะเราสามารถเห็นตำแหน่งเรือตลอดเวลาจาก GPS 

นั่นหมายความว่าเราต้องตั้งเข็มชดเชยโดยเลี้ยวทางซ้ายมากขึ้น เราก็จะเห็นเส้นทางเดินเรือไม่เบนออกไป แต่จะค่อยๆขยับเข้ามาไกล้แนวเดินเรือเดิม

คงพอมองภาพออกแล้วว่า Autopilot แบบเข็มทิศ Compass ใช้งานอย่างไร

หน้าปัด หลัก Autopilot

หน้าปัดหลัก ใช้แสดงค่าที่จำเป็น สำหรับการใช้งาน Autopilot
(อาจมีการเปลี่ยนแปลงตามความเหมาะสม แล้วแต่ระบบควบคุมที่ใช้ด้วย)

S (Step of Motor) คือ แสดงค่าสเต็ปมอเตอร์ที่หมุน หรืออาจจะแสดงค่าที่อ่านได้จากแขนสำหรับอ่านค่ามุมหางเสือ

A  (Angle) คือ ค่าความต่างของมุม เทียบกับ ทิศที่ล๊อคค่า กับ ทิศที่หัวเรือหัน

T  (Target) คือ ค่ามุมที่ล๊อก หรือ ค่ามุมปลายทาง หน่วยเป็นองศา

| | | (Symbol Direction) คือ สัญญลักษณ์แสดงทิศที่ทำงาน มี 3 แบบ คือ

• | | |   แสดงสัญญลักษณ์ ว่า เดินทางตรง
• <<< แสดงสัญญลักษณ์ ว่า เลี้ยวซ้าย
• >>> แสดงสัญญลักษณ์ ว่า เลี้ยวขวา

L (Lock Direction) คือ แสดงค่าว่าล๊อคทิศทาง หรือ โหมดปลดล๊อก

• ถ้าเป็น 1 คือ อยู่ในโหมดล็อคทิศทาง
• เป็น 0 คือ อยู่ในโหมดปลดล๊อค หรือ ล้างค่่าเริ่มใหม่ หรือ Exit

D (Direction) คือ ทิศของหัวเรือปัจจุบัน หน่วยเป็นองศา

การควบคุมด้วยรีโมทไร้สาย 4 ปุ่ม

C เท่ากับ การสั่งล๊อค (Lock)ทิศทาง

D เท่ากับ ปลดล๊อค (Unlock) / ออกจากการควบคุม (Exit)

กรณีโหมดปลดล๊อค (ค่า L เป็น 0 Unlock)

A เท่ากับ เลี้ยวซ้าย

B เท่ากับ เลี้ยวขวา

กรณีโหมดล๊อคทิศทาง (ค่า L เป็น 1)

A เท่ากับ สั่งชดเชยมุมทางซ้าย (แสดงว่าเรือ Drift ขวา)

B เท่ากับ สั่งชดเชยมุมทางขวา (แสดงว่าเรือ Drift ซ้าย)

ตัวอย่างเป็นการทดสอบชุดควบคุมตัวอย่าง เป็นระบบควบคุบแบบสเต็ปปิ้งมอเตอร์

รายละเอียดค่าตัวแปรที่ใช้ในโปรแกรม ที่สามารถใช้เปลี่ยนแปลง และปรับตั้งระบบเพิ่มเติม

• การตั้งสเต็ปเลี้ยวซ้ายขวา  ค่าปรกติ  5 คือกดเลี้ยวทีละ 5 สเต็ป
• มุมเลี้ยวที่สามารถเลี้ยวได้สูงสุดซ้ายขวา ค่าปรกติ 60 สเต็ป (ค่าทดสอบ) ใช้กำหนดสเต็ปการเลี้ยวสูงสุด สามารถตั้งเป็นค่าตามแต่อัตราทดเฟืองทด และมุมเลี้ยวของพวงมาลัยจริง เพื่อกันมอเตอร์มุนเลี้ยวแล้วยัน หรือเลี้ยวเลยจุดที่กำหนด หรือหมุนพวงมาลัยเกิน
• อัตราสเต็ปเลี้ยวทำงาน ต่อ องศา ตอนนี้กำหนดไว้ที่ 1 องศา หมุน 2 สเต็ป จะกำหนดอย่างไรก็ได้ตามอัตราเฟืองทดที่คอพวงมาลัย
• ความเร็วในการเลี้ยว สามารถปรับโวลุ่ม Turn Speed ทำให้เวลาตั้ง Autopilot จะให้เลี้ยวเร็ว หรือให้เลี้ยวช้า ขณะล๊อคทิศ จะทำให้การเลี้ยวนุ่มนวลขึ้น หรือเป็นแนวเส้นตรงมากขึ้น ขึ้นอยู่กับความเร็วเรือด้วย ถ้าเรือวิ่งเร็ว เลี้ยวนิดเดียวก็กลายเป็นมุมเลี้ยวเยอะ
• โหมดปลดล็อคอัตโนมัติ ตอนนี้ตั้งค่าไว้ที่มุม 90 องศา (ตั้งค่าอะไรก็ได้) หมายถึงว่า ถ้าอยู่ในโหมดล็อคทิศ แล้ว Autopilot ทำงาน ขณะทำงานแล้วยังไม่สามารถปรับมุมเดินทางได้ หากมุมเกินกว่า 90 องศา ให้ทำการปลดล็อคทิศอัตโนมัติ แสดงว่าเรืออาจวิ่งช้ากว่าการเบี่ยงเบน หรือดิฟท์ของคลื่นลมมีมากกว่า หรืออยู่ในสภาวะคลื่นลมรุนแรง ทำให้ไม่สามารถคุมทิศทางได้จากวิธีปรกติ ผลทำให้ไม่สามารถคุมและล็อคเล้นทางเดินเรือใด้ ระบบจะปลดล็อคอัตโนมัติ
• ค่ามุมแตกต่าง (ผลต่างของมุมทิศที่ต้องการ กับมุมทิศจริง) ที่ทำให้ Autopilot ทำงาน ค่าปรกติที่ 2 องศา (ค่าอ่านจากเข็มทิศปรกติ อาจสวิงได้ บวกลบ 1 องศา)
• กรณีเดินทางในทิศเหนือ หรือใกล้เคียง เนื่องจากอัตราการแจ้งมุมจะเป็น 0 ถึง 359 องศา ค่าของมุมจะไม่เป็นค่าต่อเนื่อง เมื่อเกินกว่า 359 และน้อยกว่า 0  โปรแกรมจะมีการปรับแก้มุมให้ถูกต้อง ทำให้ Autopilot ทำงานข้ามจากมุม มากว่า 359 องศา และ น้อยกว่า 0 องศา วิ่งไล่ไปมาถูกต้อง สเต็ปการเลี้ยวจึงถูกต้อง
• การใช้งาน Autopilot จะใช้คู่กับ GPS เพื่อดูค่า Drift หรือ การลื่นไถล จากแนวเดินเรือที่ขีดเข็ม ทำให้รู้ว่าควรจะเดินเรือเพื่อชดเชยมุมประมาณเท่าใด

ข้อมูลปลาทะเล ประเทศไทย

ข้อมูลปลาทะเล ประเทศไทย

   เครื่องมือช่วยหาชื่อปลา และรายละเอียดปลา ปลาในอ่าวไทยและอันดามัน เนื่องจากนักเล่นเรือบางท่าน ไม่ได้เน้นตกปลาเป็นกิจกรรมหลัก แต่ในการเล่นเรือ กรณีออกเรือจากฝั่งเป็นหลายวัน คงต้องมีการรบกวนธรรมชาติบ้าง โดยการจับปลาเพื่อการดำรงชีพ จึงรวบฐานข้อมูลปลาทะเลในประเทศไทย เพื่อใช้เป็นข้อมูลเพื่อการดำรงชีพเวลาอยู่ในทะเลนานๆ




เพื่อให้มองและสามารถแยกแยะปลาประเภทต่างๆง่าย จึงจัดแบ่งตาม ลักษณะเด่นต่างๆของตัวปลา

แบ่งตามลักษณะเด่นของร่างกายปลา (คลิกที่รูปปลา)

ลำตัว ป้อมสั้น

ลำตัวป้อมสั้น

ลำตัว แบนราบ

ลำตัวแบนราบ

ลำตัว ทรงกระสวย

ลำตัว ทรงกระสวย

ลำตัว แบนยาว

ลำตัว แบนยาว

ลำตัวป้อมยาว

ลำตัวป้อมยาว

ลำตัว สูงแบน

ลำตัวสูงแบน

ลำตัว ยาวเล็ก

ลำตัว ยาวเล็ก

ลำตัว ยาวเรียว

ลำตัว ยาวเรียว

ลำตัว เรียวกลม

ลำตัว เรียวกลม

ลำตัวยาวกลม

 ลำตัว ยาวกลม

ปากแหลม

ปากแหลม

ตาโต

ตาโต

มีหนวด

มีหนวด

สวยงาม

สวยงาม

แบ่งตามขนาดความยาวปลา (คลิกที่ขนาดปลา)

• ขนาด S (ไม่เกิน 20 cm)
• ขนาด M ( 20-50 cm)
• ขนาด L ( 50-100 cm)
• ขนาด XL (100 cm ขึ้นไป) 
• รวมทุกขนาด

การเดินทางของคลื่นทะล ... ตอนเมื่อคลื่นกระทบฝั่ง

การเดินทางของคลื่นทะเล ... ตอนเมื่อคลื่นกระทบฝั่ง

เรื่องของคลื่นที่นักเล่นคลื่นเข้าใจ แต่นักเล่นเรือไม่เข้าใจ กิจกรรมเล่นเรือสปิดโบ็ท เวลา 80 % ของเวลาในกิจกรรม เรือจะจอดใกล้หาดหรือจุดน้ำตื้น กับ 20 % ที่เหลือเป็นเวลาที่ใช้ในการเดินทางหรือ อยู่ในเขตน้ำลึก ลองมาเข้าใจธรรมชาติของคลื่นน้ำตื้น และคลื่นน้ำลึก เพื่อความปลอดภัยของเราและเรือที่รัก...

เมื่อคลื่นเดินทางเข้ามาหาฝั่ง จะมีรูปแบบดังนี้

คลื่นน้ำลึก/โซนน้ำลึก ---> เขตเปลี่ยนโซน ---> คลื่นน้ำตื้น/เขตน้ำตื้น

เมื่อคลื่นเข้าเขตน้ำตื้น คลื่นจะเปลี่ยนรูป โดย ความเร็วลดลง ความยาวคลื่นลดลง แต่ความสูงจะเพิ่มขึ้น คลื่นจึงเกิดการยกตัว

เวลาคลื่นเดินทางเข้าหาฝั่ง จะมีการสลายพลังงาน จึงเกิดคลื่นรูปแบบต่างๆ เราเรียกคลื่นแบบนี้ว่า คลื่นหยุด โดยมีการหยุดจากหลายสิ่ง ได้แก่

Beachbreak : คลื่นหยุดจากพื้นทราย

Beachbreak

Reefbreak : คลื่นหยุดจากแนวปะการัง

Reefbreak

Shorebreak : คลื่นหยุดชิดชายฝั่ง เกิดจากชายหาดสูงชันมาก

Shorebreak

Pointbreak : คลื่นหยุดที่มีจุดทำให้หยุด เกิดจากดิน หิน ทราย หรือแผ่นดินยื่นออกไปตัดกับคลื่นในทะเล หรือ สันดอนใต้น้ำ คลื่นอาจมีการวิ่งไล่จากซ้ายไปขวา หรือ ขวาไปซ้าย ขึ้นอยู่กับตำแหน่งสิ่งกีดขวาง

Pointbreak

การสลายตัวของคลื่น Breaking Wave มี 4 รูปแบบฟอร์ม

• Spilling คลื่นรูปแบบการหก
• Collapsing คลื่นรูปแบบการยุบ
• Plunging คลื่นรูปแบบการถลาฉับพลัน
• Surging คลื่นรูปการการคลั่ง

จะเห็นว่าการเกิดคลื่นน้ำตื้น จะสัมพันธ์กับ ความเร็วคลื่นซึ่งเกิดจากลม ความชันของหาด และน้ำขึ้นน้ำลง

Spilling Wave

Spilling รูปแบบการหก พื้นทะเลจะค่อยๆ ลาดชัน คลื่นจะค่อยๆสูงชันขึ้น จนกระทั้งจุดหนึ่งยอดคลื่นไม่เป็นรูปแน่นอน ผลของการปั่นป่วน ฟองขาวกระจายตกลงหน้าลูกคลื่น ดำเนินต่อไปขณะที่คลื่นเข้าหาฝั่ง พลังงานคลื่นช้าลงและกระจายเป็นฟองขาว ด้วยเหตุผลนี้ คลื่นรูปแบบการหก จะใช้เวลาหยุดนานกว่าคลื่นแบบอื่น และจะมีลักษณะอ่อนโยน ในสภาพลมบก (Onshore wind) ทำให้มีโอกาสเกิดคลื่นรูปแบบการหกมากขึ้น

Collapsing Wave

Collapsing รูปแบบการยุบ จะอยู่ระหว่างคลื่นถลาฉับพลัน (Plunging Wave) และคลื่นคลั่ง (Surging Wave) ซึ่งยอดคลื่นไม่หยุดอย่างเต็มที่ แต่หน้าคลื่นด้านล่างมีความชันและทรุดตัวลงมา ผลคือเกิดเป็นฟองฝอย

Plunging Wave

Plunging รูปแบบการถลาฉับพลัน เกิดขึ้นที่พื้นทะเลเป็นที่สูงชัน หรือมีการเปลี่ยนแปลงความลึกแบบมีความชันสูงทันที เช่น แนวปะการัง หรือสันทราย ยอดคลื่นจะมีความชันมากกว่า คลื่นรูปแบบการหก (Spilling wave) กลายเป็นแนวตั้งและเป็นลอนม้วนมาก และตกลงในแอ่งของคลื่น จะปลดปล่อยพลังงานมากที่สุดในครั้งเดียว ผลกระทบค่อนข้างรุนแรง คลื่นรูปแบบถลาฉับพลัน (Plunging wave) สลายตัวพร้อมกับพลังที่มากกว่า คลื่นรูปแบบการหก (Spilling wave) อย่างมีนัยสำคัญ คลื่นสามารถดักและบีบอุ้มอากาศไว้ด้วยปลายคลื่น ซึ่งจะสร้างการกระแทก และเสียงของมัน หากเป็นคลื่นขนาดใหญ่ สามารถรู้สึกผลการกระแทกถึงบนหาดชายฝั่ง สภาพ ลมทะเล (Offshore wind) สามารถทำให้เกิดคลื่นแบบนี้ได้มากขึ้น

Surging Wave

Surging รูปแบบคลื่นคลั่ง  เกิดจากคลื่นที่มีคาบเวลายาว คลื่นจะมีความชันต่ำ และ/หรือชายหาดสูงชัน ผลคือการเคลื่อนไหวที่รวดเร็วของฐานคลื่นซัดขึ้นเป็นบนเนิน และไม่ปรากฏยอดคลื่น ด้านหน้าของคลื่นค่อนข้างเรียบด้วยฟองฝอยอากาศเล็กๆ ผลคือจะมีช่วงของการเล่นกระดานโต้คลื่นน้อยมากหรือไม่มีเลย คลื่นจะสลายเกือบทั้งหมด พลังงานของคลื่นระเบิดออกมาจะสั้นและคม หมายความว่าคลื่นซัด (Swash) และ คลื่นซัดกลับ (ฺBackwash) สมบูรณ์ในจังหวะของคลื่น ก่อนการมาของคลื่นลูกถัดไปที่นำไปสู่ความแตกต่างของเฟส หรือดิถี น้อยกว่า 0.5 บนหาดที่ชันพลังงานของคลื่นสามารถสะท้อนกลับจากด้านล่างลงไปในทะเล ก่อให้เกิดคลื่นยื่นกับที่

1.การแนะนำเรื่องคลื่น (Introduction)
 สังเกตุรูปคลื่นหน้าหาดแบบต่างๆ นะครับ



1.1.ภาพรวมคลื่น

เมื่อคลื่นน้ำลึกเข้าหาชายฝั่ง คลื่นจะเผชิญกับภาวะน้ำตื้น จะมีการเผชิญหน้ากับพื้นทะเล ในขณะที่กำลังพัฒนาไปเป็นคลื่นน้ำตื้น ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้เป็นเหตุให้คลื่นเปลี่ยนรูป ขณะที่คลื่นหยุดชะลอตัวลง และท้ายสุดก็สลายไป

ส่วนประกอบคลื่นเหล่านี้มีลักษณะหลากหลาย ของลักษณะของคลื่นน้ำตื้น การหักเหเมื่อเข้าเขตน้ำตื้น การสะท้อน การสลายไป การลดทอนกำลัง และการวิ่งขึ้นชายฝั่ง และก่อตัวขึ้นใหม่ ทั้งหมดนี้เป็นข้อสำคัญในการพิจารณา เมื่อต้องคาดการณ์กับเรือขนาดเล็ก และกิจกรรมนันทนาการอื่นๆ ในสภาพแวดล้อมใกล้ฝั่ง

มี 2 ปัจจัยหลักภายนอกที่สำคัญ ที่มีอิทธิพลกับ คลื่นน้ำตื้นต่อพฤติกรรมการก่อตัวบนแนวชายหาด (สัมพันธ์กับคลื่นที่เข้ามา หรือ Swell : คลื่นพองตัว) ระดับชั้นความลึกน้ำทะเล (ฺฺBathymetry) ไกล้ฝั่ง หรือลักษณะทางกายภาพใต้น้ำ

เพื่อให้เข้าใจและเห็นภาพเหล่านี้ เรากำลังจะไปดูตัวอย่างของชายฝั่งทะเล ที่จะแนะนำถัดไปจากนี้ ซึ่งรวมคุณสมบัติความหลากหลายของชายฝั่งทะเล และระดับชั้นความลึกน้ำทะเล โดยทำงานผ่านส่วนของโมดูล คุณจะได้เรียนรู้วิธีการบางอย่างสำหรับการประมาณการความสูงของคลื่นชะลอตัวและตัวแปรพารามิเตอร์ที่สำคัญอื่นๆ คุณยังได้ฝึกวิธีการเหล่านี้โดยการประยุกต์มัน สำหรับการจำลอง สมมุติชายฝั่งทะเล

โมดูลนี้ยังแนะนำเครื่องมือสำหรับการประมาณค่า โดยใช้ คำนวณคลื่นน้ำตื้น (Shallow Water Wave Calculator) ซึ่งจะเป็นประโยชน์กับการทำนายคาดการณ์ทางทะเล คุณจะใช้มันสำหรับการฝึกตอบคำถามหลายอย่าง และเรียนรู้เกี่ยวกับรูปแบบสมการคลื่นพื้นฐานที่ประกอบรวมกัน

เราหวังว่าจะน่าสนใจและเป็นประโยชน์ช่วยให้คุณเข้าใจถึงพฤติกรรมของ คลื่นใกล้ฝั่ง (Nearshore) และกุญแจที่สำคัญ ระหว่าง คลื่น (Wave) พื้นทะเล (Sea Floor) และชายฝั่งทะเล (Coastline)

1.2 วัตถุประสงค์โมดูล

ในตอนท้ายของโมดูลคุณจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับ

• คลื่นได้รับการเปลี่ยนแปลงอะไร ที่เคลื่อนไหวจากน้ำลึก สู่น้ำตื้น
• วิธีที่จะอธิบายและคาดการณ์ผลกระทบของกระบวนการน้ำตื้น เช่น สันดอนหรือเกยตื้น (Shoaling) , การหักเห (Refraction) และการลดทอน (Attenuation)
• วิธีที่จะระบุและแยกแยะ ระหว่างหลายๆแบบของคลื่นหยุด (ฺBreaker Type) ที่สอดคล้องของคลื่นที่ ระดับชั้นความลึกน้ำทะเล (ฺฺBathymetry)
• วิธีที่ทำนายคาดการณ์ การมีปฏิสัมพันธ์ ระหว่าง คลื่น และ กระแสน้ำ
• ความแตกต่างของคลื่น วิ่งตั้งขึ้น (Run up) และ คลื่นเริ่มก่อตัว (Set up) และวิธีประมาณการคลื่น

1.3 ยินดีต้อนรับสู่ ชายฝั่ง Coast County State Park
ยินดีต้อนรับสู่ชายฝั่ง Coast Counry State Park, สถานที่ยอดนิยมในวันหยุดสุดสัปดาห์ ที่ชื่นชอบของชาวเรือ และนักเล่นเรือ และผู้ที่ชื่นชอบชายหาด ซึ่งเป็นพื้นที่ ที่เป็นตัวอย่างการทำนาย ทิวทัศน์ที่ทอดยาวสวยงามของที่นี่ เป็นชายฝั่งทะเลที่มีประภาคารที่ปลายสุดของแหลมร๊อกกี้พอยท์ (Rocky Point), อ่าวปากน้ำเล็กๆกับท่าจอดเรือ (Marina),ร้านค้า และ หาดสวยงามอีก 2 แห่ง

ในแต่ละปีจะมีการแข่งขันสร้างปราสาททรายที่ Sandy Beach ขณะที่ Surf Beach (หาดสำหรับเล่นกระดานโต้คลื่น) ซื่งเป็นที่นิยมของกลุ่มที่เล่นกระดานโต้คลื่น

มีทุ่นชายฝั่งทะเล ตั้งอยู่เหนือน้ำลึกไม่ไกลจากฝั่ง ใช้ประโยชน์สำหรับประเมินอันตรายชายฝั่ง และเงื่อนไขสำหรับ การเซิรฟ์ (เล่นกระดาษโต้คลื่น)

ลักษณะรูปแบบที่หลากหลายของชายฝั่งทะเล และ ระดับชั้นความลึกของน้ำทะเล (ฺฺBathymetry) แสดงให้เห็นบนแผนที่นี้ ช่วยให้เราสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับ ผลกระทบที่สำคัญของ คลื่นน้ำตื้น (Shallow Water Effect) ที่เปลี่ยนมาจาก คลื่นน้ำลึก (Deep Water Wave) ขณะที่เข้าใกล้ชายฝั่ง เราจะกลับมาที่ค่าต่างๆ ตรงนี้สำหรับการเรียนรู้โมดูล เพื่อฝึกทักษะ วิธีประมาณค่า คลื่นน้ำตื้น ที่จะนำมาแนะนำให้เข้าใจ

2. คลื่นน้ำตื้น (Shallow Water Wave) และผลของมัน

2.1 แค่ไหนตื้นอย่างไร ถึงคือ "ตื้น"

ความลึกที่คลื่นน้ำลึก (Deep Wave) เข้ามาในเขต น้ำตื้น (Shallow Wave) ตามที่ระบุไว้ด้านล่าง ขึ้นอยู่กับระยะเวลาของคลื่น ระยะช่วงเวลาของคลื่นที่มี ความยาวของคลื่น และคลื่นโซนน้ำตื้นที่ขยายไปถึงในเขตน้ำลึกตามสัดส่วน สำหรับวัตถุประสงค์ของโมดูลนี้ คือ โซนน้ำลึก จะมีการกำหนดบนพื้นฐานของอัตราส่วนของ ความลึกของน้ำกับความยาวคลื่น เราได้แบ่งสิ่งเหล่านี้เป็น 3 โซน

• โซนน้ำลึก (Deep Water Zone) น้ำจะลึกกว่า ครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น
• โซนน้ำตื้น (Shallow Water Zone) น้ำจะลึกน้อยกว่า หรือเท่ากับ 1/20 ของความยาวคลื่น
• โซนเปลี่ยน (Transition Zone) ความลึกของน้ำอยู่ในขึดระหว่าง น้ำลึก และ น้ำตื้น 

ส่วนต่างๆเหล่านี้จะขึ้นอยู่บนพื้นฐานง่ายๆ เราสามารถคำนวนความเร็วคลื่น ในน้ำลึก (ในหน่วยความเร็ว น๊อต) หรือประมาณเท่ากับ 3 เท่าของคาบเวลา ( T ) ลูกคลื่น หรือถ้าเที่ยบในหน่วยเมตร/วินาที ให้คูณระยะเวลาคลื่น เท่ากับ 1.56

ความเร็วคลื่นน้ำลึก (หน่วยน๊อต) จะเท่ากับ 3.01 ของคาบเวลาลูกคลื่น  หรือ

ความเร็วคลื่นน้ำลึก (หน่วย เมตร/วินาที) จะเท่ากับ 1.56 ของคาบเวลาลูกคลื่น

ความเร็วคลื่นน้ำตื้น (หน่วย เมตร/วินาที) จะเท่ากับ ความเร็วของน้ำตื้น เป็นสัดส่วนกับรากที่สองของแรงโน้มถ่วงโลก คูณกับความลึกของน้ำ

ในเขตการเปลี่ยนแปลงระหว่างทั้งสองเกณฑ์ ความเร็วคลื่นน้ำจะคำนวณโดยสูตรที่ซับซ้อนมากขึ้น


ถึงแม้ว่าเราจะมีวิธีแบ่งโซนความลึกของน้ำ, การเปลี่ยนแปลงจาก น้ำลึก เป็น น้ำตื้นเกิดขึ้นต่อเนื่องตลอด จุดที่เริ่มต้น ที่ ความลึกจะอยู่ที่ ครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น ที่ระดับความลึกนี้ ความฝึดจากความเสียดทานเริ่มที่จะนำพากระจายพลังงานของคลื่น แต่มีผลเล็กน้อยมากที่ระดับความลึกสูงสุด และจะเปลี่ยนเป็นความก้าวหน้าอย่างมีนัยสำคัญมากขึ้น เมื่อเป็นคลื่นที่เข้ามาในเขตน้ำตื้น นอกจากนั้น มันไม่ใช่มายากล การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเมื่อคลื่นผ่านจากการเปลี่ยนโซนเป็นโซนน้ำตื้น ดังนั้นความแตกต่างบางอย่างอาจเหมือนจริงบ้าง แม้จะมีโปรแกรมยูติลิตี้ช่วย สำหรับการอธิบายกระบวนการคลื่นน้ำตื้น

2.2 เขตคลื่นน้ำตื้น (Shoaling)

การเข้าสู่เขตน้ำตื้น เป็นกระบวนการที่คลื่นมีความสูงเพิ่มขึ้น ในขณะที่ความลึกของน้ำลดลง (คลื่นจะยกตัว) เป็นลักษณะเฉพาะพื้นฐานของคลื่นที่ต้องจำรูปแบบไว้ คือความจริงที่คือช่วงของคลื่นจะเป็นรูปแบบเดิมเสมอ คุณจะต้องจำมันไว้ กระบวนการเข้าสู่เขตน้ำตื้นไม่ซับซ้อน

2.2.1 เมื่อคลื่นเข้าสู่โซนเปลี่ยน  (Transition Zone)

เมื่อคลื่นเข้าสู่โซนเปลี่ยน คลื่นด้านล่างเริ่มที่จะลากบนพื้นทะเล ทำให้คลื่นชะลอตัวลง การลากตัวทำให้เกิดผลของคุณลักษณะ แรงเสียดทาน ระหว่าง คลื่น และพื้นทะเล แม้ว่าขบวนการที่เกิดขึ้นจริง มีความซับซ้อนมาก สิ่งสำคัญที่จะต้องจำคือ คลื่นชะลอตัวลง ขณะที่คลื่นมายังเขตน้ำตื้น แต่ช่วงคลื่นยังมีรูปแบบคงตัว และความเร็วคลื่น เป็นอัตราส่วนของ ความยาวคลื่น กับ ช่วงเวลา และลดความเร็วลง และมาพร้อมกับการลดลงของความยาวคลื่น

ในขณะที่พลังงานคลื่น ทวีความเข็มข้น วงแคบลงและเคลื่อนไหวรอบช้าลง พลังงานจลน์จะเปลี่ยนเป็นพลังงานศักย์ ความเร็วช้าลง แต่ความสูงเพิ่มขึ้น ดังนั้นเขตน้ำตื้น ทำให้ลดความยาวคลื่นและความเร็ว ขณะที่ความสูงของคลื่นเพิ่มขึ้น ขณะที่คลื่นยังคงเดินหน้าไปยังเขตน้ำตื้น กระบวนการนี้ยังคงดำเนินต่อไป จนกว่าคลื่นจะไม่มีเสถียรภาพ และในที่สุดก็หยุดลง

นี่คือตัวอย่างภาพของคลื่นเข้าเขตน้ำตื้น ให้สังเกตุ มองเห็นคลื่นน้อยมากที่เขตพื้นที่น้ำลึก จุดที่ใกล้กับฝั่ง คุณเริ่มที่จะเห็นเส้นของคลื่นกลายเป็นจุดที่โดดเด่นมากขึ้นในเขตน้ำตื้น ในที่สุดท้ายสุดก็หยุดลง การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้แสดงให้เห็นกระบวนการเขตคลื่นน้ำตื้น (Shoaling)

2.2 ขนาดคลื่นน้ำตื้น (Shoaling Magnitude)

ขนาดของคลื่นน้ำตื้นขึ้นอยู่กับคาบเวลาของคลื่น คาบเวลาที่ยาวจะมีผลกับคลื่น เมื่อเดินทางมาถึงเขตน้ำตื้น ผลของน้ำตื้นจะมีผลสำคัญกับ การทำนายความสูงของคลื่น เพราะในบางสถานะการณ์ คลื่นน้ำลึกสามารถเพิ่มความสูงได้ถึง 50 ถึง 200 เปอร์เซนต์

2.2.3 ความลึกของการหยุด (Depth of Breaking)

ทั้งผลกระทบของคลื่นน้ำตื้น และความลึกที่จะหยุด ขึ้นอยู่กับความลาดชันของชายหาด ถ้าคุณต้องการความแม่นยำมากขึ้น ในการประมาณการปัจจัยเหล่านี้ ควรใช้  2 ตาราง Nomograms ที่พัฒนาจากการศึกษาเชิงวิจัย

แกน Y เป็นเขตน้ำตื้น แกน X เป็นลำดับชั้นความลึกของน้ำ

เส้นโค้งในกราฟนี้เป็นตัวแทนของความสูงชันของ 4 หาดที่แตกต่าง ตั้งแต่หาดที่มีความสูงชันมาก ที่ 0.1 ความลาดชัน จนถึงหาดที่มีความชันน้อย 0.02 ความลาดชัน

การใช้กราฟ Noemogram ครั้งแรกให้หา ความสูงชันคลื่นน้ำลึก ซึ่งเป็นความสูงของคลื่นหารด้วยความยาวคลื่น ใส่ในโนโมแกรม และติดตามขึ้นไปตามแนวสำหรับคลื่นความสูงชันของคุณจนกว่าคุณจะตีหนึ่งของเส้นโค้งลาดชายหาด จากนั้นติดตามไปทางซ้ายในแนวนอนเพื่อหาปัจจัยคลื่นน้ำตื้น คูณด้วยปัจจัยนี้ โดยความสูงของคลื่นอย่างมีนัยสำคัญที่จะได้รับ เขตน้ำตื้น ก็จะได้ความสูง

ตัวอย่าง ถ้าคุณมีคลื่นน้ำลึก 10 ฟุต กับความสูงชันหาดที่ 0.02 และชายหาดของคุณมีความลาดเอียง 0.05 (1:20) ปัจจัยของคลื่นน้ำตื้น จะเท่ากับ 1.4

คุณปัจจัยน้ำตื้นที่ 1.4 โดยคลื่นน้ำลึกสูง 10 ฟุต ก่อให้เกิดผลการคาดการณ์ คลื่นหยุด สูง 14 ฟุต

กราฟโนโมแกรม ตาราง 2 ให้ความลึกของคลื่นหยุด สำหรับความสูงชันของ คลื่นน้ำตื้น และความลาดชันของหาด

เส้นโค้งในชาร์ตนี้เป็นตัวแทนของช่วงของความสูงชัน ชายหาดที่แตกต่างกัน หากต้องการใช้ nomogram  ครั้งแรกพบว่าความสูงชันคลื่นหยุดซึ่งเป็นความสูงคลื่นหยุดหารด้วยผลของค่าคงที่แรงโน้มถ่วงและตารางระยะเวลาคลื่น:

ใส่โนโมแกรมจากด้านล่างและติดตามขึ้นตามแนวความสูงชันสำหรับคลื่นหยุดของคุณจนกว่าคุณจะตีโค้งลาดชายหาดสอดคล้องกับชายหาดที่คุณสนใจ จากนั้นติดตามไปทางซ้ายไปตามแกนแนวนอนเพื่อหาค่าสัมประสิทธิ์ความลึกคลื่นหยุด คูณค่าสัมประสิทธิ์นี้โดยความสูงคาดว่าจะได้รับความลึกประมาณของการสลายไป

เขตน้ำตื้น เป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องพิจารณาในการคาดการณ์คลื่นเพราะมันอย่างมีนัยสำคัญสามารถเพิ่มความสูงปัจจัยคลืนหยุดชะลอ เขตน้ำตื้นยังเป็นสิ่งสำคัญเพราะสามารถขยายต่อไปโดย ชายหาดใกล้ๆ อื่น ๆ และผลกระทบชายฝั่ง

2.2.4 แบบทดสอบ

เพื่อช่วยในการประมาณค่าเขตน้ำตื้นความสูงคลื่นหยุด เราได้พัฒนา เครื่องคำนวนคลื่นน้ำตื้น ซึ่งสามารถใช้ตอบคำถาม และทำแบบทดสอบหลายๆอย่างในโมดูลนี้ ในงานที่เกี่ยวกับอันตรายเขตไกล้ชายฝั่ง และในการทำนายคาดการณ์ โซนสำหรับกระดานโต้คลื่น (Surf Zone) 

ทุ่นน้ำลึกรายงานลูกคลื่น 15 วินาที จากทิศตะวันตกเฉียงเหนือ ที่มีความสูงอย่างมีนัยสำคัญ 10 ฟุต สิ่งที่ประมาณการที่คุณสามารถทำใด้ มีอะไรบ้าง

1.ให้ประมาณค่าความเร็วคลื่นน้ำลึก (ใช้หัวข้อ "Deep Water" แท็ปบนเครื่องคำนวน เลือกคำตอบที่ดีที่สุด)
a) 14 knots
b) 4-20 knots
c) 22.5 knots
d) 45 knots

2.ที่ความลึกเท่าใด ที่คลื่นเหล่านี้เข้าสู่โซนเปลี่ยน (Transition Zone) (เลือกคำตอบที่ดีที่สุด)
a) 10 feet
b) 10 fathoms
c) 96 fathoms
d) 176 meters

3.ที่ความลึกเท่าใด ที่คลื่นเหล่านี้เข้าสู่โซนน้ำตื้น (Shallow Water Zone)(เลือกคำตอบที่ดีที่สุด)
a) 10 feet
b) 10 fathoms
c) 96 fathoms
d) 176 meters

4.ความสูงคลื่นหยุดโดยประมาณของคลื่นเหล่านี้ เมื่อมาถึงเขตน้ำตื้น ที่ความลาดชัน 0.065 บนฝั่งตะวันตกของ Rocky Point ซึ่งเป็นความลาดชันที่สูงกว่าค่าเฉลี่ย (คำแนะนำ : ให้ใช้แท็ป Shoaling บนเครื่องคำนวนคลื่นน้ำตื้น และการอ้างอิงถึงชายฝั่ง Coast County State Park เพื่อดูรูปทรงระดับชั้นความลึกน้ำทะเล (ฺฺBathymetry) ไปทางด้านทิศตะวันตกของ Rocky Point)
a) 10-12 feet
b) 13-14 feet
c) 15-16 feet
d) 17-18 feet

5.สิ่งที่เป็นค่าความลึกของคลื่นหยุดนี้ บนชายหาดที่มีความลาดชันเฉลี่ย 1:20 (คำแนะนำ : ให้ใช้แท็ป Shoaling บนเครื่องคำนวนน้ำตื้น แล้วเปิด Breaking Depth Nomogram และใช้ breaker steepness ในการหาค่าสัมประสิทธิ์ breaking depth coefficient คูณด้วยค่าสัมประสิทธิ์ที่ประมาณการจาก shoaling breaker heights)
a) 14-17 feet
b) 18-21 feet
c) 22-25 feet

6.ให้คาดการณ์ทำนายคลื่น Swell ช่วงเวลาและความสูง ถัดจากนี้ไป 2 วัน

ที่เวลาใด คาดการณ์ว่าจะมีคลื่นหยุด ที่สูงและใหญ่ที่สุด ที่จะเกิดขึ้นที่ความชันหาด 1:10 (คำแนะนำ : ให้ใช้เครื่องคำนวนน้ำตื้นเปรียบเทียบค่าสูงของคลื่นหยุด สำหรับการคาดการณ์คลื่น Swell ที่เริ่ม)
a) 12-hr
b) 24-hr
c) 36-hr
d) 48-hr

คำเฉลย ...

1.)  ตอบ c) 22.5 knots. This is given on the Deep Water tab of the Shallow-Water Wave Calculator.
2.)  ตอบ c) 96 fathoms. This is equal to 576 feet, or one-half of the wavelength.
3.)  ตอบ b) 10 fathoms. This is equal to 60 feet, or one-twentieth of the wavelength.

4.)  ตอบ d) 17-18 feet. This is given on the Shoaling tab of the Shallow-Water Wave Calculator. Shoaling breaker heights for a 10-foot, 15-second wave range from 15 to 18 feet, with the higher breakers occuring on steeper beaches.

5)   ตอบ a) 14-17 feet. The shoaling breaker heights for average to steep beaches are 17-18 feet. The associated breaker steepnesses are 0.00235 to 0.00249. Looking these values up on the breaking depth nomogram obtains breaking depth factors ranging from about 0.78 to 0.94. When multiplied by the 17-18 foot shoaling breaker heights, these correspond to breaking depths of 14 to 17 feet.

6)  ตอบ b) 24-hr. As the following table shows, the greatest breaker heights could be expected to occur on steep beaches at least 12 hours before the highest swell packet arrives. This is because the shoaling effect is greater for longer-period waves, so an 8-foot, 16-second wave has a higher breaker than a 10-foot, 11-second wave.  

บทความที่เกี่ยวข้อง : เครื่องคำนวน คลื่นน้ำตื้น คลื่นชายฝั่ง
เอกสารอ้างอิง : University Corporation for Atmospheric Research :The comet