ทำไมเรือหางยาวถึงใช้เพลาใบพัดยาว?

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ

เวลาเห็นเรือหางยาวแล่นผ่านคลอง สิ่งที่เด่นคือเครื่องยนต์ท้ายลำกับแท่งโลหะยื่นเลยท้ายลงไปในน้ำ ใบพัดอยู่ห่างจากตัวเรือ และแนวเพลาขยับได้ตามการเลี้ยว ภาพนี้ทำให้เรือหางยาวต่างจากเรือที่เก็บชุดขับเคลื่อนไว้ใต้ท้องลำ

งานวิจัยด้านวิศวกรรมเรือของมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์อธิบายว่า เรือหางยาวไทยเป็นเรือความเร็วสูงที่มีท้องตื้น เครื่องยนต์วางท้ายลำและต่อเพลายาวไปยังใบพัดที่ปลาย

เพลายาวช่วยวางใบพัดให้ทำงานกับเรือที่กินน้ำตื้น และหมุนชุดเพลาเพื่อบังคับทิศได้ โดยไม่ต้องใช้หางเสือแยกตามคำอธิบายของงานวิจัย การวางเครื่องไว้ท้ายลำแล้วให้เพลาพาแรงขับออกไปด้านหลังจึงเข้ากับเรือที่ต้องใช้ในลำน้ำตื้น

เรือตัวอย่างที่นักวิจัยวัดมีเพลายาว 4.5 เมตร เอียงจากแนวราบประมาณ 12 องศา ใบพัดเส้นผ่านศูนย์กลาง 34 เซนติเมตร และตัวเรือกินน้ำลึกราว 27 เซนติเมตร ใบพัดต่อกับปลายเพลาโดยตรงและไม่มีเกียร์ทด ตัวเลขเหล่านี้เป็นสเปกของเรือลำที่ศึกษา ไม่ใช่ขนาดตายตัวของเรือหางยาวทุกลำ

การเอียงเพลาทำให้น้ำไหลเข้าหาใบพัดเฉียงกับแนวเพลา กระแสน้ำจึงไม่ปะทะใบพัดแต่ละด้านเท่ากัน ผู้วิจัยใช้ CFD หรือการจำลองการไหลด้วยคอมพิวเตอร์ พบการไหลที่ไม่สม่ำเสมอและแรงที่ใบพัดรับต่างกัน

เพลาที่ยื่นลงน้ำยังสร้างแรงต้านและรบกวนทางน้ำก่อนถึงใบพัด ในแบบจำลองที่จุดออกแบบ สภาพเพลาตรงที่มีเพลาเทียบกับไม่มีเพลา แรงขับรวมลดลงประมาณ 3.14% แรงบิดลด 1.96% และประสิทธิภาพใบพัดลด 1.2%

เพลายาวจึงเป็นการประนีประนอมด้านการออกแบบ: รองรับการใช้เพลาเอียงบนเรือท้องตื้นและบังคับทิศด้วยการหมุนชุดเพลา ขณะเดียวกันก็เพิ่มแรงต้านและทำให้การไหลรอบใบพัดซับซ้อนขึ้น

ตัวเลข 3.14% เป็นผลจำลองทางคอมพิวเตอร์ ไม่ใช่ผลทดลองเทียบเรือหางยาวทุกแบบ ผู้วิจัยเสนอให้ใช้ข้อมูลนี้ปรับรูปแบบเพลาและใบพัดต่อไป ส่วนประสิทธิภาพของเรือจริงยังขึ้นกับมุมเพลาและสภาพน้ำที่ใบพัดเจอ