velikost písma: A +/ A/ A -

Viktor Kaplan: Vynález na koleně

Autor: Bohumír Kotora | komentářů: 0

Roku 1912 se v Brně zrodil nový typ vrtulové vodní turbíny s nástavnými lopatkami a axiálním přívodem vody. Ta se pak pod jménem svého konstruktéra – jako Kaplanova turbína – stala jedním z pilířů moderní hydroenergetiky.



Ing. Viktor Kaplan se narodil 27. listopadu 1876 v Mürzzuschlagu ve Štýrsku. Od malička tíhnul k technice, neboť tatínek byl železničním úředníkem. Ještě jako kluk vyrobil elektromotorek, parní stroj a na řece Mürz postavil vodní kolo. Coby středoškolák se zase pustil do výroby fotoaparátu. Zájem o problematiku strojů ho zavál na »techniku« do Vídně, kde vystudoval obor „stavba strojů a Dieselových motorů“. Po roční vojenské službě v rakouském námořnictvu nastoupil do strojírenské firmy Genz & Co. v Leobersdorfu jako vývojář spalovacích motorů. Po dvou letech ale přesídlil na žádost profesora Alfréda Musila na „techniku“ v Brně na místo konstruktéra ústavu nauky o strojích, kinematice a strojnictví. Lákala ho rozvíjející se problematika vodních motorů s cílem vylepšit účinnost Francisovy turbíny.

Vytrvalý experimentátor
Vynález vodní turbíny s nastavitelnými oběžnými lopatkami se datuje do roku 1912. Kaplan realizoval stovky pokusů, aby vystihl nejvhodnější parametry klasických Francisových turbín a modifikoval je pro širokou škálu vodních spádů a množství vody. Ani jedno vylepšení však nebylo účinné, a tak v roce 1910 zvolil úplně nový koncept. Svůj model turbíny formoval z plechu o průměru 10 – 18 cm a prováděl pokusy, kde se dalo - třeba i ve vaně. Na jeho podporu slévárny a strojírny Ignáce Storka Brno zřídily laboratoř. Zde Kaplan rozšiřoval mezilopatkové kanály Francisovy turbíny až dospěl k oběžnému kolu připomínajícímu lodní šroub, ale s natáčivými lopatkami. V tom spočívá genialita vlastního vynálezu. Natáčením lopatek oběžného kola podle měnícího se průtoku vody se optimálně nastavují nátokové úhly vodního proudu a je tak zachována vysoká účinnost turbíny i při mnohem nižším průtoku. Aby nedocházelo k víření vody, které ohrožuje hladký chod turbíny, má oběžné kolo jen čtyři lopatky. Tím dosáhla turbína účinnosti 93 % a v roce 1913 na pokusných zařízeních 800 otáček za minutu, téměř dvojnásobek Francisovy turbíny. Naměřené hodnoty Kaplanovu turbínu předurčily pro elektrárny na přehradních jezerech velkých řek, tj. do prostředí, kde se vyskytuje velký průtok vody a malé spády.



Nedůvěra měnící se ve vítězství
Objev světového významu ale narážel na odpor firem vyrábějících Francisovy turbíny. Ty nechtěly riskovat finanční ztráty, a tak hledaly nedostatky Kaplanovy turbíny. Problém rozpoutal vlnu soudních pří spojených i s obhájením 33 patentů vztahujících se k turbíně. Spory Kaplana nejen vysilovaly, ale odložily i vydání patentu turbíny až na rok 1920. Již dva roky před tím však započala její výroba podle Kaplanových návrhů a výpočtů v továrně Ignáce Storka, aby nakonec byla zprovozněna v roce 1919 v přádelnách v rakouském Velmu. Brzy přišly další. Rok 1921 zaznamenal první exemplář v českých zemích, a to v elektrárně v Poděbradech. Přes odpor konkurence Kaplanových turbín rychle přibývalo jak u nás (Loučná, Rapotín), tak ve světě (hlavně v Itálii - v Gorizii, Mori).
Z psychického vypětí a z přepracování se Kaplan v roce 1922 nervově zhroutil. V nejméně vhodnou dobu. Při instalaci na velkých řekách se začaly lámat lopatky a praskaly betonové stěny. Jeho spolupracovníci ale našli zdroj problému v tzv. kavitaci - uvolňování pohlceného vzduchu z vody. Chybu odstranili a Kaplanova turbína si vítězně razila cestu světem. Plnou satisfakci vynálezce získal spuštěním prototypu o výkonu 8 243 kW (průměr oběžného kola 5,8 m - tehdy největší na světě) v hydroelektrárně Lilla Edet ve Švédsku roku 1925.
V roce 1931 vyčerpaný a utahaný inovátor opustil Brno a odjel na rakouskou usedlost v Rochuspointu. Zde 23. srpna 1934 mnoha tituly ověnčený vynálezce umírá na mozkovou mrtvici. Zůstalo po něm 280 patentových přihlášek ve 27 zemích, desítky teoretických prací a stovky výkresů. Kaplanovým největším pomníkem jsou ale tisíce turbín rozesetých po celém světě.

Jubilea Kaplanova narození patří od roku 1976 mezi světová kulturní výročí UNESCO.

Víte, že...
...otcem názvu turbína je francouzský inženýr Claude Bourdin (1790-1873)? Nazval tak (podle latinského turbo = kroužiti) svůj rotační vodní motor, který sestrojil roku 1826. První provozuschopnou vodní turbínu (o výkonu asi 4,5 W) postavil jeho žák, důlní inženýr Benoit Fourneyron (1802/1-1867). Fourneyronovy turbíny dosahovaly účinnosti okolo 80 % a brzy se začaly používat k pohonu strojů v tkalcovnách a dalších provozech.
 
 

Diskuze

Možnost přidání příspěvku k článku mají jen registrovaní uživatelé. Registrovat se můžete ZDE. Pokud jste již registrovaný(á) uživatel(ka), nezapomeňte se prosím přihlásit.