Legendární profesor brněnské techniky vynalezl převratnou turbínu

Text Luboš Y. Koláček Foto Marek Jenšík a archiv autora Publikováno

Na německé technice v Brně pracoval a přednášel v letech 1903 až 1931, od roku 1913 byl mimořádným profesorem stavby strojů. Hlavní prioritou jeho zájmů jsou ale vždy vodní stroje, zejména pak vodní turbíny. Na modelech do té doby vynalezených a v praxi aplikovaných turbín sledoval jejich účinnost ve standardních i v nepříznivých podmínkách. Převratným výstupem jeho výzkumů byl pak vynález zcela nového typu vrtulové vodní turbíny s nástavnými lopatkami a přívodem vody ve směru osy pro velké výkony a malé spády. Dostala jméno Kaplanova turbína po svém autorovi Ing. Dr. techn. Viktoru Kaplanovi.

Kaplanova turbína byla vynalezena roku 1912, ale kvůli nejrůznějším „nepřízním osudu“ teprve roku 1920 patentována. Přestože v budoucnu měla tato převratná turbína vést k obrovskému rozmachu výroby elektřiny a k plošnému rozvoji elektrotechnického průmyslu vůbec, zpočátku byla paradoxně odmítána. Sám Viktor Kaplan, dlouholetý řádný profesor brněnské techniky, se po léta setkával s nedůvěrou oficiálních kruhů ke svým vynálezům, což v praxi mimo jiné znamenalo, že na jeho výzkumy přispívalo tehdejší rakousko-uherské ministerstvo školství minimálními částkami.

Osud v něm zvolil technika

Viktor Kaplan se narodil 27. listopadu 1876 v rakouském Mürzzuschlagu jako občan rakousko-uherské monarchie a syn železničního úředníka. Vystudoval Vysokou školu technickou ve Vídni, kde pobýval v letech 1895 až 1900 a věnoval se specializaci stavba strojů. V rámci studia se zaměřil na Dieselovy motory.

Po absolvování vídeňské techniky musí inženýr Kaplan nastoupit roční povinnou vojenskou službu, kterou vykoná v Pule, významném vojenském přístavu „svého“ mocnářství. Teprve potom, od roku 1901, začíná pracovat v oboru, na spalovacích motorech, a to v leobersdorfské firmě Strojírny Genz and Co. nedaleko Vídně. Zde však zůstane jen dva roky, neboť se nechá přemluvit brněnským profesorem Alfrédem Musilem, aby odešel na Německou vysokou školu technickou v Brně. Pan profesor byl otcem Kaplanova souputníka na studiích vídeňské techniky Roberta Musila (1880–1942), který se později, ač inženýr a vystudovaný technik, stane významným rakouským romanopiscem, dramatikem a esejistou, jehož dílo ovlivnil Friedrich Nietzsche, F. M. Dostojevský, Franz Kafka i R. M. Rilke. A zatímco inženýr Musil mladší později vystuduje navíc psychologii a filozofii v Berlíně, Viktora Kaplana zcela pohltí technika a Brno. Hle, jak odlišné osudy, a přitom stáli na téže startovní čáře!

Od konstruktéra po čestného doktora

Na Německou vysokou školu v Brně nastupuje Viktor Kaplan jako konstruktér ústavu nauky o strojích, kinematice a strojnictví. Zde pak roku 1909 habilituje a zároveň se, nyní již jako zajištěná existence, 18. července ožení s vídeňskou rodačkou Margaretou Strasserovou (nar. 1884), která mu postupně porodí dvě dcery. V roce 1913 se Viktor Kaplan stává vedoucím brněnské katedry teorie a stavby vodních strojů. Jeho další tituly pak jednoznačně svědčí o tom, že je ve svém oboru stále váženější osobou: roku 1918 je na brněnské technice jmenován řádným profesorem, o osm let později získá čestný doktorát na Vysoké škole technické v Praze, což se zopakuje roku 1934 i ze strany jeho dlouholetého zaměstnavatele.

Posledního titulu se však už Kaplan, byť poněkud těsně, nedožil, neboť ho 23. srpna 1934 v jeho rakouském letním sídle Rochuspoint postihla náhlá cévní mozková příhoda, tedy mozková mrtvice, která byla také okamžitou příčinou jeho smrti.

Vraťme se však od „k smrti zavádějících“ titulů zpět ke Kaplanově konkrétní práci na výzkumu, k jeho neobvyklým objevům a vynálezům na poli techniky.

Geniální vynález

Na brněnské vysoké škole prováděl inženýr Kaplan mnohé pokusy, zpočátku zejména s veleslavnou Francisovou turbínou. Snažil se najít a popsat nejlepší a nejvhodnější parametry jejího fungování. Modifikoval je pro nejrůznější pokusné průtoky a spády, které vycházely z reálných přírodních podmínek... až nakonec přišel na to, že všechno může být úplně jinak!

V tu chvíli se v jeho hlavě zrodil převratný vynález turbíny s nastavitelnými lopatkami. Začal na něm pracovat už roku 1910, kdy pro něj byla postavena speciálně zařízená laboratoř, kde mohl provádět své vlastní pokusy. Nikdy by se to ovšem nepodařilo, nebýt „sponzorské“ podpory brněnské slévárny a strojírny Ignáce Storka.

V nové laboratoři si pak inženýr Kaplan dva roky lámal hlavu s nejrůznějšími pokusy. Rozšiřoval mezilopatkové kanály v dokonalejší konfigurace, až nakonec dospěl k optimálnímu řešení: k oběžnému kolu tvarem připomínajícímu lodní šroub, ale s tím rozdílem, že zde geniálně aplikoval natáčivé lopatky.

Turbína pak fungovala zcela optimálně díky skutečnosti, že natáčením lopatek oběžného kola podle měnícího se průtoku vody jsou optimálně měněny nátokové úhly toho kterého vodního proudu. Tím je kdykoliv zachována nejvyšší možná účinnost turbíny, a to i při mnohem nižším průtoku. Tak se stal Kaplanův vynález rázem nejúčinnější turbínou na světě, použitelnou v zásadě kdekoliv.

Typický odpor konkurence

Kaplanův objev světového významu od samého počátku naráží na nepochopení a odpor. Zejména ze strany silné lobby firem vyrábějících v té době nesmírně žádanou, a tudíž výnosnou Francisovu turbínu. Tito draví manažeři Kaplanovi házejí nejrůznější procesní „klacky“ pod nohy, takže brněnský technik si v průběhu let 1912 až 1913 dokáže patentovat pouze čtyři dílčí vynálezy. Ani během první světové války se situace nezlepší, a tak nešťastného Kaplana doslova vysilují patentové spory. Vede totiž válku proti zkušeným a výtečně zaplaceným právníkům bohatých firem.

Teprve roku 1920 nastává průlom a Viktor Kaplan si konečně může oficiálně zaregistrovat svou napříště již slavnou Kaplanovu turbínu.

Konečně v provozu, UNESCO jásá

Výroba nové Kaplanovy turbíny podle vynálezcových návrhů a výpočtů přitom započala už roku 1918 právě ve spřízněné brněnské továrně Ignáce Storka. První prototyp je uveden do provozu roku 1919 v Dolních Rakousích ve velmských přádelnách. Zde pak mimochodem první Kaplanova turbína úspěšně pracovala až do roku 1952, což je na pilotní prototyp neobyčejný výkon.

Čtyři obří turbíny Kaplanova typu, o dobovém megaprůměru 7 metrů a výkonu 35 MW, budou mezitím roku 1931 spuštěny v hydroelektrárně Ryburg-Schwörstadt na řece Rýnu. A po nich nesčetné další a další po celém světě.

Tak se nakonec stal Viktor Kaplan, ke konci života člen celé řady vědeckých společností, mezinárodně uznávaným a slavným vynálezcem. A to dokonce natolik, že výročí jeho narození bylo zařazeno mezi světová výročí UNESCO.

Celý článek si přečtěte v tištěné verzi TRADE NEWS 6 / 2014 na straně 62—63.

Štítky Energetika

Za obsah inzerce zodpovídá inzerent. Žádné části textu nebo fotografie z Trade News nebo www.itradenews.cz nesmí být používány, kopírovány nebo jinak šířeny v jakékoliv formě či jakýmkoliv způsobem bez písemného souhlasu vydavatele.