Tua-bin Cáp-lăng
Lịch sử

Viktor Kaplan sinh ngày 27 tháng 11 năm 1876 tại thị trấn Mürzzuschlag của Áo trong một gia đình quan chức đường sắt Áo. Sau khi tốt nghiệp trung học, ông đăng ký học tại một trường đại học ở Viên trong lĩnh vực chế tạo máy móc và động cơ diesel. Năm 1900, ông hoàn thành một năm nghĩa vụ quân sự trong Hải quân Áo ở Pula và sau đó làm việc hai năm tại nhà máy kỹ thuật Ganz & Comp ở Löbersdorf gần Viên, nơi ông làm việc trong lĩnh vực phát triển động cơ đốt trong. Năm 1903, Kaplan đăng kí vào Khoa Khoa học Máy móc và Cơ khí tại Trường Đại học Kỹ thuật Đức ở Brno. Rất nhanh chóng, ông giành hết công sức trong việc giải quyết các vấn đề về tua-bin nước. Mục tiêu của ông là cải thiện hiệu suất của tuabin Francis cho cột nước thấp và tốc độ dòng chảy thay đổi. Kaplan thực hiện nhiệm vụ này từ năm 1910 và đi đến kết luận rằng thiết kế hiện tại của tuabin Francis không thể đáp ứng các yêu cầu đó và do đó ông đã đưa ra giải pháp của riêng mình, bao gồm cả một khái niệm mới về hình dạng chân vịt của bánh công tác. Hơn nữa, Kaplan giảm số lượng cánh quạt và làm cho chúng có thể điều chỉnh được, cho phép chúng thích ứng tốt nhất có thể khi các điều kiện, yếu tố thay đổi. Điều này làm cho tua-bin Kaplan cũng phù hợp cho dòng chảy thay đổi lưu lượng, đồng thời việc tăng tốc độ cho phép kết nối trực tiếp tuabin với máy phát điện mà không cần hộp số.
Bằng sáng chế đầu tiên của Viktor Kaplan, "Laufschaufelregelung für schnellaufende Kreiselmaschinen mit Leitvorrichtung" (tạm dịch: "Điều khiển cánh quạt cho tua-bin tốc độ cao"), có từ năm 1913. Kaplan đã phải tự mình lo toàn bộ chương trình nghị sự bằng sáng chế, cùng với việc phát triển một tuabin mới và một lý thuyết mới để xây dựng nó, khiến ông kiệt quệ về thể chất và tinh thần rồi sau đó lâm bệnh nặng. Ngoài các vấn đề về sức khỏe, những vấn đề về xâm thực (cavitation) trong tua-bin của Kaplan dần xuất hiện. Việc này dẫn đến các cuộc cạnh tranh từ các công ty đối thủ, đặc biệt là từ các nhà sản xuất tua-bin Francis cạnh tranh trực tiếp với tua-bin của Kaplan, dẫn đến các vụ kiện kéo dài. Cuối cùng, tuabin Kaplan giành chiến thắng chung cuộc.
Chiếc tua bin Kaplan đầu tiên được chuyển đến một nhà máy kéo sợi ở Velm, Áo vào năm 1919. Nó được sản xuất bởi nhà máy Storek ở Brno, được lắp đặt cánh quạt có đường kính 600 mm. Tua bin hoạt động ở cột nước trung bình 3 m và tốc độ dòng chảy 1,1 m3/s. Giáo sư Budau từ Vienna khi thực hiện các phép đo đã chứng minh hiệu suất máy đạt 86% trên phạm vi rộng. Chiếc tua bin hiện đang được trưng bày tại Bảo tàng Kỹ thuật Viên.
Tua bin Kaplan thứ hai có đường kính cánh quạt 1800 mm, được sản xuất vào năm 1920 với sự hợp tác của các công ty Storek và ČKD cho nhà máy điện ở Poděbrady (Cộng hòa Séc). Nó đã được thử nghiệm bởi Giáo sư Hýbl từ Đại học Kỹ thuật Séc ở Praha, người đã đánh giá rất cao chiếc tua bin. Nhờ đó việc sản xuất thêm các tua bin này được thực hiện ở Tiệp Khắc và sau đó ở nhiều nước khác.
Tuy nhiên, vào năm 1922, những hỏng hóc đầu tiên bắt đầu xuất hiện, dẫn đến năm 1924 công việc sản xuất tua bin Kaplan suýt nữa bị đình chỉ. Đó là hiện tượng xâm thực, một hiện tượng mà các tuabin nước chưa từng biết đến cho đến thời điểm đó. Một số tuabin không đạt công suất yêu cầu, cánh quạt nhanh mòn, máy hoạt động không ổn định, ồn ào. Đó là khoảng thời gian căng thẳng tột độ đối với Kaplan, khi các công ty được cấp phép yêu cầu lời khuyên và không tìm thấy lời giải thích nào trong tài liệu. Kaplan đã viết về điều này trong cuốn sách của mình vào năm 1930: "Ngày càng có nhiều báo cáo về lượng khí thoát ra bất thường và tiếng nổ ầm ầm. Cả tôi và các kỹ sư khác đều không biết phải làm gì. Sau đó tôi lâm bệnh nặng, dấu vết của nó đến nay tôi vẫn còn cảm nhận được". Chỉ sau một nỗ lực khác để giải quyết hiện tượng xâm thực, những căn bệnh thời thơ ấu cuối cùng của tuabin Kaplan mới được khắc phục và nhà phát minh mới có thể tận hưởng trọn vẹn thành công của mình.
Năm 1925, chiếc tua bin Kaplan với công suất 8,2 MW và đường kính cánh quạt 5,8 m là chiếc tuabin lớn nhất thế giới lúc bấy giờ đã được đưa vào vận hành tại nhà máy điện Lilla Edet của Thụy Điển.
Năm 1961, tuabin Kaplan dành cho nhà máy thủy điện Orlík ở Cộng hòa Séc một lần nữa đạt danh hiệu tua bin lớn nhất thế giới. Tua bin được thiết kế và chế tạo với cột nước 70,5 m (do ČKD Blansko sản xuất). Cho đến lúc đó, tuabin Kaplan chưa được chế tạo ở bất kỳ nơi nào trên thế giới với cột áp cao như vậy. Vì lý do này, việc xây dựng nó đòi hỏi một số quy trình và vật liệu đặc biệt. Với thành tựu đổi mới này, chiếc tuabin đã được trao Huy chương Vàng tại triển lãm thế giới Expo 58. Cánh quạt của nó được trưng bày như một trong những vật trưng bày ở khu vực lân cận gian hàng Tiệp Khắc.