Úvod

 

Ľudstvo začalo využívať vodnú energiu prostredníctvom vodného kolesa už v staroveku. V Indii a v Číne využívali energiu risk pomocou vodných ko­lies na zavlažovanie pozemkov už pred viac ako 4000 roli. Neskôr z Egyp­ta a Mezopotámie sa rozšírilo ich používanie aj do Európy. Tu sa používa­lo najmä na pohon mlynov, hámrov a pod. Vodnými kolesami sa najprv využí­vali také lokality, kde bolo prirodzene sústredená vodná energie (spád a prietok). Neskôr sa za účelom sústredenia energie na toku začali budovať rôzne vodné stavby, najmä v miestach, kde bola mechanická energie potreb­ná pre rôzne činnosti človeka.

 

Na zdokonalení vodných kolies pracoval už Leonardo Da Vinci (145 2- 1519). Pozoruhodný je aj výkres francúza Besaona z roku 1578, ktorý zobrazuje vodné koleso so skrutkovitými lopatkami, uzavreté v akejsi murovanej špi­rále a tvoriace prechod od vodného kolesa k turbína.

Skutočný rozvoj konštrukcie vodných motorov bol viazaný na poznanie teore­tických základov využitie vodnej energie, ktoré prvýkrát vyjadril Torri­celli v r. 1642. Neskôr (v r. 1730) podáva Bernoulli teóriu Segnerovho ko­lesa, ktoré pracuje na princípe reakcie. Táto teórie bola neskôr základom pre konštrukcie pretlakových turbín.

Od polovice XVIII. storočia a začiatkom XIX. storočia parný stroj vytlá­čal z energetickej základne nedokonalé a málo výkonné vodné kolesá. Ich najväčšími zápormi bola ťažká regulácia a zviazanosť a vodným zdrojom.

 

Rozkvet hydroenergetiky nestal v XIX. storočí po vynáleze a zdokonalení konštrukcie vodnej turbíny e tiež s vývojom elektrotechniky.

Po prvý raz výraz "turbína" použil pre svoj nový typ vodného motora fran­cúzsky inžinier Bourdin r. 1824. Jeho turbína bola skonštruovaná podľa princípu Segnerovho kolesa, no s použitím Eulerovej e Bordovej teórie a daná do prevádzky r. 1826. maximálna účinnosť turbíny bola 67%. 0 rok neskôr dal do prevádzky turbínu Bourdinov žiak Fourneyron .

 

V Rusku sa v tomto období rozšírila vodná turbína, ktorú v r. 1837 skonštruoval I. Safronov.

 

Fourneyronova turbína sa v Európe dosť rozšírila. Neskoršie bola nahradená turbínou Heutschelovou-Jonvalovou (obr. 3-1). Táto turbína už mala po prvý raz pripojenú odsávaciu rúru. Francisova turbína, sa vyvinula z Howdovej (1838) Francisovým zlepšením (1849). Jej vývoj uzavrel Fink (1870), ktorý zaviedol natáčavé lopatky rozvádzacieho kolesa na ovládanie prietoku a usmerňovanie vodného prúdu pred obežným kolesom turbíny.

 

 

            Francisova turbína z roku 1866

Nasledujúci vývoj bol zameraný najmä na také lokality, kde bola možnosť získania veľkých výkonov pri malých prietokoch. To vyžadovalo malé prívod­né zariadenia a turbíny. Bolo to obdobie rozvoje stredno a vysokotlako­vých vodných elektrární, najmä v horských oblastiach.

Ostávali stále nevyužité rovinné úseky risk s malými spádmi, ale veľkými prietokmi. Ukázala sa potreba skonštruovať okrem Francisovej e Peltonovej turbíny aj nízkotlakové rýchlobežné vodné turbíny. Najprv sa prs tento účel upravovali Francisove turbíny.

Až v r. 1913 prišiel so svojím vynále­zom Kaplan, profesor na Vysokej škole technickej v Brne. Kaplan zostrojil najskôr turbínu vrtulovú, s pevnými lopatkami. Táto pri zmene spádu alebo prietoku vykazovala nižšie účinnosti. Ďalším vynálezom turbíny a natáčavý­mi lopatkami obežného kolesa bolí dosiahnuté veľmi výhodné prevádzkové vlastnosti pri zmenách prietoku a spádu. Turbína podla vynálezcu dostala názov Kaplanova.

 

Postupne sa zdokonalovali konštrukcie turbín. Zlepšoval sa tvar špirálnych skríň a odsávacích rúr. Zlepšovala sa stále aj kvalita materiálov, z ktorých sa turbíny vyrábali. Toto umožnilo postupné zvyšovanie účinnosti turbín.

Na začiatku tohto storočia bola účinnosť turbín maximálne 75%, okolo ro­ku 1910 už 80 % a v súčasnosti pri veľkých turbínach je až 95 %.

 

Vysokú účinnosť má aj pramene mechanickej energie na elektrická v generá­toroch a opačne v elektromotoroch. Tento druh premeny ďaleko prevyšuje účinnosťou napr, premenu tepelnej energie na mechanická alebo elektrická energiu.

 

Využívanie vodnej energie si vynútilo aj rýchly rozvoj ostatných vodohos­podárskych stavieb a konštrukcií, ako boli hate, priehrady, ocelové prívod­né potrubia, hydrotechnické štôlne, vyrovnávacie komory a pod. Tiež nároč­nosť vodohospodárskych a energetických stavieb bola príčinou vývoje ťaž­kých zemných mechanizmov, zariadení na výrobu a dopravu betónu, technoló­gií zakladania stavieb a montážnych spôsobov.

 

 

 

      Jonvalova turbína z roku 1870