Rozhovor s doc. Pavlem Rudolfem o Viktoru Kaplanovi

Viktor Kaplan, vynálezce vodní turbíny, která nese jeho jméno, se narodil před 140 lety v Mürzzuschlagu v Rakousko-Uhersku (27. 11. 1876). Pro svou výzkumnou činnost získal porozumění až v Brně, kde žil od roku 1903 do roku 1930. Právě zde vznikla jeho turbína pro toky s malým spádem. Na Vysokém učení technickém, Fakultě strojního inženýrství je odbor fluidního inženýrství Viktora Kaplana. Jeho vedoucí docent Pavel Rudolf odpověděl na naše otázky k Viktoru Kaplanovi:

  1. Jak velký byl význam Kaplanovy turbíny v době jejího vzniku a jak velký význam má nyní?
    Význam vynálezu Kaplanovy turbíny byl zcela zásadní. Umožnil efektivní a ekonomické využití vodních toků s malými spády a velkými průtoky. Proto dodnes patří Kaplanova turbína, spolu s turbínami Francisovými a Peltonovými, mezi nejužívanější vodní turbíny. První prototyp Kaplanovy turbíny (1919) v přádelně v rakouském Velmu měl výkon 20 kW a účinnost 84%. Současné Kaplanovy turbíny s největšími výkony jsou instalovány ve Venezuele (výkon 230 MW na jeden stroj, tj. více než 10000x více), účinnosti špičkových Kaplanových turbín jsou dnes kolem 95%. Za zmínku stojí, že mezi rozměrově největší Kaplanovy turbíny (průměr oběžného kola 9300 mm) patří i stroje vyrobené firmou ČKD Blansko pro vodní elektrárnu Gabčíkovo. Tradice výroby Kaplanových turbín tedy v našem regionu stále žije.

  2. Nejdříve se Viktor Kaplan věnoval „vylepšení" Francisovy turbíny. Proč posléze přišel s novým řešením?
    Snahou firem vyrábějích vodní turbíny na začátku 20. století bylo využívat Francisovy turbíny i pro velmi malé spády a průtoky. Technicky řečeno se zaměřovali na úpravy Francisovy turbíny pro co nejvyšší rychloběžnost. Stejným směrem se zpočátku vydal i prof. Viktor Kaplan. Nicméně záhy zjistil, že cesta nevede přes pouhé modifikace Francisovy turbíny, ale je nutné vytvořit radikálně nový koncept: odstranit věnec oběžného kola, zmenšit počet lopatek a lopatky výrazně zúžit. Všechny tyto zásahy vedly k významně vyšší průtočnosti, tzn. i vysoké rychloběžnosti. Navíc přidal další revoluční prvek: natáčivé lopatky oběžného kola. Kaplanova turbína se tedy vyznačuje mnohem lepší schopností regulace než turbína Francisova. Kombinace natáčení lopatek rozváděcího i oběžného kola umožňuje provoz ve výrazně větším rozsahu průtoků při zachování dobré účinnosti.

  3. Čím se váš odbor fluidního inženýrství na VUT v Brně zabývá?
    Odbor fluidního inženýrství Viktora Kaplana se zabývá výzkumem v oblasti proudění tekutin, který zahrnuje jak oblasti tradiční (návrh vodních turbín a čerpadel), tak nové oblasti multidisciplinárního charakteru (výzkum voděodpudivých tzv. hydrofobních povrchů, pozitivní využití kavitace pro desinfekci biologicky znečištěných kapalin, magnetické kapaliny atd.). V souvislosti s prof. Kaplanem je nutné zmínit vynález vírové turbíny prof. Pochylým na našem odboru v roce 2000. Jedná se o turbínu s ještě vyšší rychloběžností, přičemž je kladen důraz na maximální konstrukční a výrobní jednoduchost a tím i nízké investiční náklady. Jde tedy o stroj velmi výhodný pro rekonstrukci starých mlýnů a malých vodních elektráren, případně využití extrémně nízkých spádů na jezech našich řek.

    S ohledem na rozsáhlou experimentální práci prof. Kaplana bych chtěl zdůraznit, že náš odbor má jedinou fungující „akademickou“ laboratoř vodních strojů na území bývalého Československa, která je stále využívána pro výzkum a vývoj i spolupráci s podniky. Naopak v kontrastu s dobou Viktora Kaplana část, dříve experimentální práce, dnes přenášíme do virtuálníchlaboratoří výpočtových simulací, které umožňují vizualizaci proudění a ověření parametrů hydraulických strojů, ještě před jejich experimentálním otestováním a výrobou.

  4. Máte na VUT nějaké stroje či předměty spjaté přímo s Viktorem Kaplanem?
    Ano, na našem odboru se nachází několik předmětů, které využíval přímo prof. Kaplan  při výzkumu své nové turbíny. Jedná se např. o rozváděcí kolo nebo skleněnou sací troubu, ve které Viktor Kaplan pomocí svazku nití vizualizoval proudění pod oběžným kolem. Tyto předměty jsme získali formou trvalé zápůjčky od Technického muzea v Brně, se kterým máme velmi dobrou spolupráci. Naopak jsme do archivu TMB věnovali výkresy z konstrukční kanceláře firmy Storek, které zachycují první vyráběné Kaplanovy turbíny.

    Vzhledem k tomu, že jsme jediným univerzitním pracovištěm, které se v České republice zabývá návrhem hydraulických strojů, je pro nás čest, že nám bylo dovoleno rodinou prof. Kaplana využívat v názvu odboru jeho jméno. Hlásíme se tím a věřím, že i navazujeme na tradici inovativní tvůrčí práce v oblasti hydraulických strojů, která je spojena nejen s prof. Viktorem Kaplanem, ale i se jmény dalších významných brněnských osobností, prof. Grimmem, prof. Kieswetterem, prof. Nechlebou.


Výročí narození Viktora Kaplana patří od roku 1976 mezi světová kulturní výročí UNESCO. Za svůj život obdržel 280 patentů ve 27 zemích. V Brně má několik pamětních desek: Joštova ulice 10/04, Křenová ulice 65c/06; dále pomník v ulici Úvoz 53/01, kde sídlila Německá vysoká škola technická, na níž Viktor Kaplan působil. Památník má také v expozici Vodní motory v Technickém muzeu v Brně, kde návštěvníci mimo jiné mohou vidět originální části jeho výzkumných turbín.

 

G. Weber, redaktorka ORF a P. Rudolf u Kaplanovy turbíny v TMB

FOTO: Zleva Gerlind Weber, vnučka V. Kaplana, na návštěvě v TMB s Pavlem Rudolfem v říjnu 2016. Uprostřed redaktorka rozhlasu ORF.