ทำไมหลอดดูดแบบงอได้ พับตรงข้อแล้วน้ำยังผ่านได้?

หลอดแบบงอไม่ได้อาศัยแค่พลาสติกที่นิ่ม แต่ใช้โครงสร้างรอยจีบช่วยให้หลอดเปลี่ยนมุมได้ โดยช่องตรงกลางยังไม่ถูกพับปิด

หลอดตรง ๆ เข้าใจง่าย

มันคือท่อกลวง

แต่หลอดแบบงอมีช่วงหนึ่งที่เต็มไปด้วยรอยจีบเหมือนหีบเพลง

เราสามารถงอมันลงจนเกือบเป็นมุมฉากได้

แต่แปลกตรงที่

รูข้างในไม่ได้ถูกพับปิดเหมือนเวลางอสายยางธรรมดา

ทำไม?

จุดลับอยู่ที่รอยจีบ ไม่ใช่ความนิ่มของพลาสติกอย่างเดียว

ถ้าเอาหลอดเรียบธรรมดามางอแรง ๆ สิ่งที่มักเกิดคือผนังด้านในของโค้งยุบเข้าหากัน

ท่อเกิดอาการ kink

หน้าตัดแคบลง

แล้วของเหลวก็ไหลผ่านยากขึ้น

หลอดงอแก้ปัญหานี้ด้วยช่วง corrugated หรือส่วนที่เป็นรอยจีบคล้าย bellows

บริเวณนี้ไม่ได้เป็นผิวเรียบ แต่ประกอบด้วยร่องและสันหลายวงต่อกัน

เมื่อหลอดถูกงอ รอยจีบเหล่านี้จะเปิดและปิดตัวอย่างมีแบบแผน

สิทธิบัตรของหลอดแบบยืดหยุ่นอธิบายโครงสร้างส่วนนี้ว่าเป็นชุด corrugations หรือ folding rings ที่ทำให้หลอดเปลี่ยนมุมได้ โดยยังคงทางผ่านของน้ำไว้

ตอนงอ แต่ละด้านไม่ได้ต้องยืดเท่ากัน

ลองนึกถึงหีบเพลง

เวลางอ

ด้านนอกของโค้งต้องเดินทางเป็นระยะยาวกว่า
ด้านในของโค้งต้องสั้นลง

ถ้าเป็นท่อเรียบ ผนังต้องรับการยืดและบีบโดยตรง

แต่รอยจีบเปิดโอกาสให้โครงสร้างทำอีกอย่างหนึ่งแทน

ด้านนอก คลี่ร่องออก
ด้านใน พับร่องเข้าหากัน

ความยาวของแต่ละด้านจึงเปลี่ยนได้ โดยไม่จำเป็นต้องบีบตัวท่อทั้งเส้นจนแบน

นี่คือเหตุผลที่รอยเล็ก ๆ หลายวงช่วยให้หลอดเปลี่ยนทิศทางได้มากกว่าเดิม

รอยจีบทำหน้าที่เหมือนข้อต่อจิ๋วหลายวงที่ทำงานพร้อมกัน

เมื่อหลอดงอ ด้านนอกจะยืดออก ด้านในจะพับเข้า แต่รูตรงกลางยังต่อเนื่อง จึงยังดูดน้ำผ่านได้ตามปกติ

แล้วทำไมเรางอค้างไว้ได้?

เพราะรูปทรงของรอยจีบช่วยให้บางส่วนพับหรือคลี่จนเข้าสู่ตำแหน่งใหม่

สิทธิบัตรหลอดงอหลายแบบพูดถึงการออกแบบจำนวนและรูปทรงของ folding rings เพื่อให้หลอดโค้งได้ตามต้องการ โดยไม่เสียรูปจนใช้งานไม่ได้

ดังนั้นสิ่งที่ดูเหมือน “พลาสติกนิ่ม ๆ”

จริง ๆ แล้วเป็นการใช้ เรขาคณิตช่วยให้วัสดุแข็งพอเป็นท่อ แต่ยืดหยุ่นเฉพาะตำแหน่งที่ต้องการ

ทำไมไม่ทำรอยจีบทั้งหลอดไปเลย?

เพราะเราไม่ได้ต้องการความยืดหยุ่นทุกจุด

ส่วนตรงของหลอดควรรักษารูป

จับง่าย
เสียบลงแก้วง่าย
และไม่ยุบเวลามีแรงกดเล็กน้อย

ถ้าทั้งหลอดเป็นหีบเพลงหมด มันจะเสียความแข็งในตำแหน่งที่ไม่จำเป็น

วิธีที่ฉลาดกว่าคือทำ

ท่อตรงในส่วนที่ต้องการความแข็ง + รอยจีบเฉพาะจุดที่ต้องการข้อต่อ

เพราะฉะนั้นหลอดงอได้โดยไม่พับปิดทางน้ำได้อย่างไร?

คำตอบคือ รอยจีบช่วยให้ผนังหลอดด้านนอกยืดออก ด้านในพับเข้า

การเปลี่ยนรูปจึงเกิดกับ “ลอน” ของข้อต่อ มากกว่าจะเกิดกับการยุบตัวของรูตรงกลาง

ผลคือ แม้หลอดจะเปลี่ยนมุม

แต่ช่องสำหรับให้น้ำไหลผ่านยังคงต่อเนื่องอยู่

ครั้งหน้าที่งอหลอดเข้าหาปาก

เราไม่ได้กำลังบังคับให้ท่อพลาสติกเรียบ ๆ ยอมพับ

แต่กำลังใช้ ข้อต่อจิ๋วหลายวงทำงานพร้อมกัน

และนี่คือเหตุผลว่าทำไมรอยจีบที่ดูเหมือนรายละเอียดเล็กน้อย

จริง ๆ แล้วเป็นส่วนสำคัญที่ทำให้หลอดทั้งอัน “งอได้โดยยังเป็นท่ออยู่”

เรียบเรียงโดย: พีรพัฒน์ พีพี