แค่ First Stage นั้นมีระบบ Balanced กับ Unbalanced แล้ว ยังมีผู้ผลิตบางยี่ห้อนั้นใช้คำว่า "Overbalanced" First Stage มาอีกด้วย แล้วเจ้า Overbalanced นั้นมันทำหน้าที่อย่างไร จะเจ๋งอย่างที่เขาเคลมกันไหม เราอยากลองมาเจาะลึกกับเจ้า Overbalanced กันเสียหน่อย ว่ามันดีจริงตามที่โฆษณาหรือไม่ หลักการทำงาน ที่หาข้อมูลจากผู้ผลิตยากเหลือเกิน ว่ามันทำงานอย่างไร แต่โชคดีที่พี่บูได้เปิดเร็กกูเลเตอร์หลายยี่ห้อและสามารถเทียบได้ว่า ผู้ผลิตบางยี่ห้อไม่ได้ระบุว่า first stage ของเขานั้นเป็น over-balanced แต่หน้าตาการทำงานเหมือนกันทุกประการเลยก็ว่าได้
เราเรียบเรียงบทความนี้ขึ้นมา เพราะเราสงสัยเหลือเกิน ว่าทำไมเราหาข้อมูล Unbalanced, Balanced Fist Stage ได้ง่ายมาก แต่ Overbalanced มีข้อมูลจริงๆ ที่น้อยกว่าที่เราคิดมาก
แล้วระบบทำงานแบบนี้ทำงานอย่างไร มีข้อดีอย่างไร ไปทบทวนระบบการทำงานของ Regulator ก่อนเล็กน้อย
First Stage Regulator มีหน้าที่ ควบคุมแรงดันก๊าซหายใจจากแรงดันสูงในถังอากาศมากถึง 200 บาร์ ให้ Intermediate Pressure (IP) เหลือแค่ 9.5-10.5 บาร์ ก่อนที่จะจ่ายก๊าซหายใจในความดันที่หายใจได้ของมนุษย์ผ่าน second stage regulator โดยมีโครงสร้างหลัก 2 แบบคือ
Unbalanced First Stage
ด้วยการออกแบบที่เรียบง่ายเน้นชูจุดเด่นเรื่องความทนทาน, ต้นทุนการผลิต, และการซ่อมบำรุงที่ไม่แพง ทำให้ Unbalanced First Stage นั้นเป็นที่นิยมของร้านดำน้ำที่ต้องดูแลจำนวนอุปกรณ์ดำน้ำมหาศาล (บางร้านอาจจะมากเป็นร้อยชุด)
การทำงานที่เรียบง่าย ทำให้ (IP) มีการลดลงบ้างเล็กน้อย 1-2 บาร์ เมื่ออากาศในถังเหลือน้อย ซึ่งไม่มีผลมากนักกับการดำน้ำในแหล่งน้ำที่ไม่ลึกมาก หรือการใช้ในสระว่ายน้ำ
IP ที่ลดลง, หรือการดำน้ำที่ลึกมากกว่า 30 เมตรขึ้นไป ประสิทธิภาพในการการจ่ายอากาศจะเริ่มลดลง ทำให้ต้องใช้แรงหายใจมากขึ้น
Balanced First Stage
ด้วยการออกแบบให้ซับซ้อนมากขึ้น ทำให้การควบคุม IP นั้นสม่ำเสมอตลอดทุกย่านความลึกและไม่เปลี่ยนไปตามความดันอากาศที่เหลือในถังอีกด้วย
ก่อนจะ Overbalance พี่ต้อง Balance มาก่อน
ก่อนจะเป็น Overbalance ได้นั้น จะยกตัวอย่าง Balanced Diaphragm ให้เห็นว่า Valve Lifter (สีเหลือง) ที่มีหน้าที่ยก poppet valve เปิดปิดนั้น มีพื้นที่หน้าตัดขนาดหนึ่ง ซึ่งรับแรงจาก ambient pressure ที่ความลึกนั้นๆ ซึ่งความดันนี้ส่งผ่านโดยตรงลงไปยัง poppet valve โดยมีมีสมการแรงดันคือ
PRESSURE = FORCE / AREA
และ IP ที่เราตั้งไว้จะได้มาจากการตั้งค่าสปริงให้ลงไปกด HP Seat มากน้อยแค่ไหน จนกว่าจะได้ค่า IP ที่ต้องการ ซึ่งเราจะได้ค่าความดันนี้อยู่ในสาย Low Pressure ของเราตลอดการใช้งาน
จาก Balance สู่ Overbalanced
ในการทำงานของ Diaphragm นั้น หากทำงานในส่วนที่เป็นน้ำหนาวเย็นมาก โอกาสที่ชิ้นส่วนภายในจะทำงานต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง ทำให้การควบคุมแรงดันติดขัดและค้างอยู่ในตำแหน่งเปิดทิ้งไว้นั้น เป็นเรื่องที่เป็นไปได้ จึงมีการออกแบบ Environmental Seal ขึ้นมา โดยสร้างห้องอากาศไว้เป็นฉนวนอีกชั้นหนึ่ง (ห้องสีชมพู) และใช้การส่งกำลังผ่าน Hydrostatic Pressure Transmitter (สีเขียว) ที่เป็นก้านพลาสติกอีกทีหนึ่ง ซึ่งมีหน้าที่ถ่ายแรงมายัง Valve Lifter(สีเหลือง) อีกทีหนึ่ง ซึ่งมีพื้นที่หน้าตัดมากกว่า Valve Lifter ที่คอยรับแรงอยู่ด้านใน
การถ่ายความดันของพื้นที่หน้าตัดที่ใหญ่กว่า ไปยังพื้นที่หน้าตัดที่เล็กกว่า หากนำมาเข้าสมการ Pressure = Force/Area จะพบกว่าการที่หน้าตัดเล็กลง จะทำให้ความดันเพิ่มขึ้นแม้น้ำหนักกดทับวัถตุจะเท่าเดิม เหมือนเรายืนบนก้อนอิฐ กับยืนบนปลายดินสอหรือปลายตะปู แม้ว่าน้ำหนักตัวเราเท่ากัน แต่การยืนบนดินสอหรือปลายตะปูมีพื้นที่เล็กกว่า ทำให้มีความดันกดได้มากกว่า ทั้งหมดทั้งมวลก็เพื่อสร้างห้องอากาศที่เป็นฉนวนสำหรับการดำน้ำในที่หนาวเย็นนั่นเอง ซึ่งการได้ความดันที่มากขึ้นใน First Stage ขณะที่ลงในที่ลึกมากขึ้นนั้นจะถูกเรียกว่า "Overbalanced" จากผู้ผลิต Aqualung และ Apeks (ซึ่ง Aqualung เป็นเจ้าของ Apeks ตั้งแต่ปี 1997 จนถึงปัจจุบัน และมีการใช้ชิ้นส่วนร่วมกันในส่วนของ Regulator บางส่วนอีกด้วย) แต่ในขณะที่ผู้ผลิตยี่ห้ออื่นนั้นอาจจะมีโครงสร้างใกล้เคียง หรือเหมือนกัน แต่ไม่ได้โฆษณาว่าเป็น Overbalanced เป็นต้น
ข้อดีของ Overbalanced First Stage
การที่ Overbalanced First Stage นั้นจะเพิ่ม Intermediate Pressure ขึ้นเล็กน้อยไปยัง Second Stage ทำให้การจ่ายอากาศทำได้ดีขึ้นเมื่ออยู่ในที่ลึก ซึ่งมักจะอยู่ในระดับที่พอสังเกตุได้สำหรับนักดำน้ำทั่วไปที่ความลึกมากกว่า 40 เมตรลงไป และยังได้รับข้อดีจากการที่เป็น Environmental Seal ที่ช่วยในการดำน้ำที่หนาวเย็นอีกด้วย โดยที่การเพิ่มขึ้นของ IP จะทำให้การจ่ายอากาศแรงขึ้นเล็กน้อย เช่น จาก 10 บาร์ เป็น 10.5 บาร์ โดยใช้การสังเกตุว่าก๊าซหายใจที่มความกดดันมากขึ้นนั้น จะมีความหนาแน่นของโมเลกุลก๊าซเข้ามาเกี่ยวข้องด้วย ซึ่งก๊าซที่หนาแน่นขึ้นในระดับหนึ่งนั้นจะไหลช้าลง เมื่อเทียบกับก๊าซที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า ในแรงดันเท่ากัน (เช่น Trimix) การเพิ่ม IP จะเป็นช่วยให้ก๊าซไหลได้เร็วขึ้นเพื่อชดเชยอัตราไหลของก๊าซที่ลดลง และอีกทั้งยังชดเชย IP ได้เร็วกว่าเดิมขณะหายใจ เป็นผลให้รู้สึกว่าหายใจง่ายและใช้แรงหายใจน้อย
ข้อเสียของ Overbalanced First Stage
เนื่องจาก Overbalanced First Stage นั้นจะเพิ่มค่า IP เมื่ออยู่ในที่ลึก การเลือกใช้ Second Stage จะมีความสำคัญมากขึ้นเป็นอย่างมาก เพราะว่าการที่ IP เปลี่ยนแปลงในที่ลึก จะต้องใช้ Second Stage ที่สามารถชดเชยค่า IP ที่เปลี่ยนแปลงนี้ได้เช่นกัน จึงทำให้ Overbalanced Regulator นั้นจะต้องประกอบคู่กับ Pneumatically Balanced Second Stage Regulator เท่านั้น ในส่วนที่จะเป็นมือหมุนปรับ Breathing Resistance ได้หรือไม่ได้นั้น ไม่ได้เป็นนัยยะสำคัญใดๆ ยกตัวอย่างเช่น Aqualung Legend (หรือ LEG3ND สำหรับ Aqualung Legend รุ่นที่ 3) ที่มีทั้งรุ่นธรรมดา รุ่น MBS และรุ่น Elite โดยทุกรุ่นจะเป็น Pneumatically Balanced อยู่แล้ว ก็สามารถใช้ได้กับ Legend First Stage ที่เป็น Overbalanced ได้
หรือ Apeks XL4 ที่ First Stage แบบ DB4 หรือ DB4+ ในรุ่น XL4+ นั้น Second Stage ก็เป็นแบบ Pneumatically Balanced ทั้งสิ้น แต่การมีอยู่ของ Breathing Resistance Knob ทำให้นักดำน้ำสามารถปรับความหนืดที่ใช้หายใจได้โดยง่าย และหรือสามารถปรับให้จ่ายอากาศหนืดขึ้นได้กรณีที่ตัว second stage เริ่มมีอาการอากาศรั่วใต้น้ำ เพราะถึงแม้ตัว second stage นั้นมีการปรับตัวให้เข้ากับ IP ที่เพิ่มขึ้นได้แล้วนั้น อาจจะการสึกหรอจากการใช้งานเป็นระยะเวลาหนึ่ง ทำให้มีโอกาสที่อากาศจะรั่วออกมาจาก second stage ได้
กลับกัน หากนำ Overbalanced First Stage ไปประกอบเข้ากับ Unbalanced Second Stage แล้วอาจจะให้เร็กกูเลเตอร์ Free flow ได้เมื่ออยู่ในที่ลึก หรือเพื่อการจูนให้ Unbalanced Regulator ทำงานได้ในที่ลึก อาจจะทำให้การหายใจในที่ตื้น หรือผิวน้ำนั้นทำได้ไม่ดีเลย เพราะต้องจูนค่าจ่ายอากาศเผื่อให้กับ IP ที่เพิ่มขึ้นด้วย
Environmental Seal Regulator เป็น Overbalanced ทุกตัวไหม?
คำตอบคือไม่ใช่ทุกตัวที่ Environmental seal ที่เป็นระบบ Overbalanced เพราะวิธีการทำ Environmental Seal หรือ Cold Water Diving Kit นั้นก็มีวิธีแตกต่างกันออกไปอีก โดย Regulator ที่เป็น Environmental Seal แบบไม่ Overbalanced ตัวอย่างต่อไปนี้
SCUBAPRO MK17
ถึงแม้ Scubapro MK17 นั้นจะเป็น Environmental Seal Diaphragm แต่ว่ามีการเสริม TIS Diaphragm Disc เพิ่มขึ้นทำให้พื้นที่หน้าตัดของ Diaphargm หลัง และ Environmental Seal Diaphragm นั้นมีขนาดเท่ากัน และเมื่อแรงต่อพื้นที่เท่ากัน ก็จะทำให้ IP เท่ากันตลอดทุกความลึกได้
Mares Twin Balanced Piston
เป็นอีกหนึ่งระบบที่ใช้ Piston ในระบบ Environmental Seal ที่ให้พื้นที่หน้าตัดเท่ากันในการควบคุมแรงดัน
Mares Cold Water Diving Kit
Mares มีอีกวิธีหนึ่งที่ใช้สำหรับการดำน้ำเย็นโดยเฉพาะ นั่นคือการเติม Silicone เข้าไปในช่องสปริงให้เต็ม แล้วปิดมันเสีย เพื่อให้ซิลิโคนเป็นตัวถ่ายแรง เพราะซิลิโคนนั้นมีส่วนประกอบหลักเป็นน้ำและน้ำไม่สามารถบีบอัดได้ แต่มีจุดเยือกแข็งที่ประมาณ -45 องศาเซลเซียส ทำให้ Silicone ไม่แข็งตัวไปเกาะสปริง และสามารถทำงานได้อย่างมั่นใจในน้ำเย็นมาก และเป็นระบบ Balanced อีกด้วย ข้อควรระวังคือถ้าหากร้านรับซ่อมที่ไม่ระวัง หรือซ่อมไม่เป็น ไม่มีอุปกรณ์เปิดที่ถูกต้อง อาจจะทำให้ระบบเสียหายได้
Atomic Aquatics Environmental Seal Kit
เป็นหนึ่งยี่ห้อที่แทบไม่เคยเปลี่ยนโครงสร้าง Regulator เลยนับตั้งแต่ตั้งแบรนด์มา โดยใช้วิธีการเติม Silicone ในห้องสปริงให้เต็มและเอาแหวนยางปิดไว้เฉยๆ ผลลัพธ์ที่ได้คือประสิทธิภาพการดำน้ำเย็นที่ดีมากๆอีกตัวหนึ่ง ซึ่งสามารถใช้ได้กับแทบทุกรุ่นของ Atomic Aquatics เลยทีเดียว
แล้ว Overbalanced Regulator เหมาะกับใคร
ในความเป็นจริงแล้ว Overbalanced Regulator หากมากาง Spec จริงๆแล้วคงเห็นประโยชน์จริงๆในที่ลึกมากๆ แต่อย่างใดก็ดี Regulator เป็นอุปกรณ์จ่ายอากาศที่ใครจะใช้ก็ได้ ซึ่งเป็นเรื่องของปัจเจก เราจะเห็นนักดำน้ำบางคน swear by Scubapro ขณะที่อีกคนจะ worship Apeks แต่กับคนที่ไม่ได้แคร์อะไรเรื่องนี้แล้วใช้ Tecline มานานก็ทำงานได้เช่นกัน ไม่จำเป็นต้องระบุว่านักดำน้ำระดับไหนต้องใช้อะไร ต้อง Technical ถึงจะใช้ overbalanced ได้ หรือว่า recreational diver คงไม่ได้ใช้มัน
แต่ถ้าถามว่า Overbalanced First Stage "จำเป็น" ไหม...
ในเชิงวิศวกรรมนั้น มีข้อจำกัดเรื่องอื่นๆมากกว่าแค่ Flow Rate ของ First Stage Regulator
Flow Rate ของ Regulator นั้นสามารถทำได้อย่างมากอยู่แล้ว เช่น FSR ของ Apeks (overbalanced diaphragm) สามารถจ่ายอากาศได้สูงสุด 2,057 ลิตร/นาที หรือ Scubapro MK25 (balanced piston) นั้นมี Flow Rate สูงสุดอยู่ที่ 8,500 ลิตร/นาที
วาล์วของถังอากาศนั้นมีอัตราไหลของก๊าซอยู่ที่ 850 ลิตร/นาที และการทำงานของ First Stage และอัตราการไหลนี้จะลดลงเมื่ออากาศในถังลดลง
Second Stage นั้นมีอัตราการไหลสูงสุดอยู่ที่ 850 - 1130 ลิตร/นาที แล้วแต่การออกแบบ
สาย Low Pressure ที่ต่อเข้ากับ Second Stage นั้นมีพื้นที่หน้าตัดจำกัดอยู่ที่ 71.6 ตารางมิลลิเมตร และทั่วไปจะสามารถจ่ายอากาศได้สูงสุดประมาณ 500-600 ลิตร/นาที
การหายใจของนักดำน้ำนั้นปกติอยู่ที่ 14-18 ลิตร/นาที ที่ผิวน้ำ และหายใจ 15-20 ครั้ง/นาที และอาจจะมากกว่านั้นในกรณีที่มีการออกแรงใต้น้ำมาก
การดำน้ำในน้ำที่หนาวเย็น ต้องการระบบที่ป้องกันอุปกรณ์ขึ้นเป็นน้ำแข็ง หรือต้องการให้อุปกรณ์นั้นมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน จึงน่าจะเป็นเหตุผลหลักมากกว่าในการเลือกอุปกรณ์ดำน้ำที่เป็น Environmental Seal น่าจะเป็นเหตุผลในการเลือกซื้ออุปกรณ์มากกว่า ยกเว้น Poseidon Dive System จากสวีเดน ที่เป็นเร็กกูเลเตอร์ยี่ห้อเดียวที่สามารถทำงานในน้ำเย็นจัดได้โดยไม่ติดขัด แม้ว่าจะเป็นแค่ Balanced Diaphragm ก็ตาม
อย่างไรก็ดี เรื่องนี้เป็นรายละเอียดปลีกย่อยที่ต้องเลือกได้ว่าถ้าระหว่าง high flow balanced piston ที่มีขนาดวาล์วที่ใหญ่กว่า จ่ายอากาศได้มาก หรือ overbalanced diaphragm ที่จ่ายอากาศได้นุ่มกว่า ขนาดวาล์วเล็กกว่า แต่เพิ่มแรงดันได้ในที่ลึก ที่ diver ส่วนมากสังเกตุไม่ค่อยได้อยู่ดี
เรื่อง Regulator มันคงเป็นเรื่องของความชอบและงบประมาณมากกว่า อีกอย่าง Regulator เป็น "tools" ที่ทำหน้าที่จ่ายอากาศใต้น้ำให้กับเรา บางทีมันก็เป็น "furniture" ที่ไว้ประดับตบแต่งให้สวยงามอยู่ในรูปภาพความทรงจำของเรา ไม่ว่าจะเลือกแบบไหน ขอให้เลือกยี่ห้อที่ชอบและเหมาะสมกับงบประมาณของเราและหมั่นบำรุงรักษาให้ดีก็เพียงพอแล้ว
เร็กกูเลเตอร์ยี่ห้อไหนเป็น Overbalanced บ้าง?
ถ้าตัดคำว่า Overbalanced ทิ้งไป แล้วมาดูว่าใครทำ Environmental Seal ลักษณะคล้ายกันกับรุ่นที่บอกว่า Overbalanced แล้วหล่ะก็สำหรับเราก็เข้าข่าย Overbalanced ทั้งนั้น
เร็กกูเลเตอร์ที่บอกว่าตัวเอง Overbalanced
Aqualung
Legend ทุกรุ่น
Helix Pro
Apeks
EVX200
FSR ใน ATX200,XTX200, Tungsten, Black Sapphire, หรือ Black Pearl
FST ใน XTX100
DST ใน XTX50
DS4 ใน XTX20
DB4 และ DB4+ ใน XL4 และ XL4+
Oceanic
FDX10, EDX, FDXi
Regulator ที่มีโครงสร้างแบบ Overbalanced
Tecline
R2, R4, R5, V1, V2
Dive Rite
FT1, XT1
Aquatec
RG2100F และโมเดลย่อยอื่นๆที่คล้ายกัน
OMS
Airstream
Comments