Revoluční turbínu Nikoly Tesly nikdo nechtěl. Uměla zázraky, dočká se ale využití?
Nikola Tesla byl původem srbské národnosti, ale narodil se na území dnešního Chorvatska. V roce jeho narození 1856 se však jednalo o Rakouské císařství. Kromě střídavého proudu vynalezl asynchronní motor, jehož princip se dodnes široce využívá. Spolu s Maxwellem, Hertzem a Marconim položil základy bezdrátové komunikace. S posledně jmenovaným italským fyzikem se však Tesla o některé patenty soudil.
Jenže Nikola Tesla se zasloužil o mnohem více vynálezů. Některé z nich však upadly v zapomnění, případně se v praxi neujaly. Takovým je mimo jiné Teslova turbína patentovaná v roce 1913 v Evropě. Technicky vzato se jedná o velmi zajímavé zařízení, mající oproti běžně používané turbíně celou řadu výhod. Předně turbína Nikoly Tesly může pracovat v obou smyslech. Je tudíž takzvaně reverzibilní (se zpětným chodem). Ke své činnosti nevyužívá lopatky, které známe z jiných takových zařízení, mimo jiné také turbodmychadel. Teoreticky vzato se hodí k pohonu turbín, kompresorů, ale rovněž by mohla plnit úlohu spalovacího motoru. Její účinnost teoreticky může překonat účinnost pístového motoru, avšak ve skutečnosti se účinnost Teslovy turbíny nikde neuvádí.
Prototyp turbíny byl ve své době odzkoušen u firmy Edison v New Yorku. Při 9000 otáčkách za minutu vyvíjela turbína nejvyšší výkon přibližně 200 koní.
Kotouče místo lopatek
Zvláštností Teslovy turbíny je to, že nevyužívá kola opatřena lopatkami. Jedná se tedy o bezlopatkové řešení pohonu. Místo lopatkového kola je použito větší množství disků, které si můžeme představit jako CD či DVD, umístěné velmi blízko sebe. Počet vedle sebe řazených disků navíc není pevný, ale variabilní, odvíjející se od účelu, k jakému má být turbína využita.
K pohonu disků může sloužit obecně tekutina. Kromě kapaliny tedy také plyn. Pouze je třeba mít vhodný průměr disků, které musejí být opatřeny otvorem poblíž hřídele, na němž jsou upevněny a na kterém také rotují.
Jak celé zařízení pracuje? Základním principem turbíny je rotování disků, pokud do skříně válcového tvaru, v níž jsou uloženy, dodáváme pod tlakem tekutinu (plyn, nebo kapalinu). Tekutina proniká štěrbinami přes disky až k jejich středu. Energie tekutiny se předává diskům turbíny, které tímto uvádí do rotace. Jak se tekutina dostává od obvodu směrem do středu válce s disky, snižuje se její kinetická energie, až nakonec pouze se zbytkovou a tudíž velmi malou energií tekutina opouští válec v jeho středu výtokovým otvorem.
K regulaci otáček turbíny lze použít klapku na vstupu tekutiny do válce turbíny. Klapkou je možné regulovat její rychlost a tedy i kinetickou energii před vstupem tekutiny do turbíny. Jak se uvádí, pokud se použije více disků v turbíně, zvýší se její výkon. Současně je ale zapotřebí větší průtok nebo také tlak protékající kapaliny k roztočení disků a tedy i hřídele turbíny.
Proč se to neujalo?
Turbína Nikoly Tesly byla v době vzniku sice slibná, avšak v zásadě se toto zařízení nijak neujalo, jakkoliv teoreticky vzato má nesporné přednosti. A sice třeba v tom, že je na rozdíl od lopatkových turbín reverzibilní. Někde se píše, že jedním z důvodů bylo tehdejší nepochopení stroje mnohými dobovými inženýry. Jinde zase údajně proto, že v době vzniku Teslovy turbíny již strojírenské firmy investovaly do vývoje klasické lopatkové turbíny. A tudíž v jejím dalším vývoji chtěly pokračovat.
Dle našeho názoru byla ale hlavní příčina „technicko-politická“. Podobně jako u celé řady jiných strojních zařízení, například spirálového dmychadla, známého už ze začátku 20. století, ale v praxi automobilech použitého až v 80. letech díky Volkswagenu, i v tomto případě zařízení naráželo na tehdejší technické možnosti.
Nešlo pouze o výrobu, ale také o materiály, které rozhodně nebyly na současné úrovni. Hlavním problémem se ukázaly extrémně vysoké otáčky, již zmíněných zhruba 9000 za minutu. Dnes ovšem, v době, kdy svět zvládl výrobu titanu či kompozitní materiály, může přijít doba, kdy se o Teslově turbíně bude zase mluvit. Teslova turbína může na rozdíl od konvenčních lopatkových turbín pracovat také s abrazivní kapalinou, tedy takovou, která je silně znečištěna například pískem.
Konkurenční boj
Některé zdroje také spekulují, že jedním z důvodů, proč se Teslova turbína dále nevyvíjela, mohl být rovněž konkurenční boj mezi vynálezci Teslou a Edisonem. Jak uvádíme výše, zkoušky turbíny se odehrály v Edisonově společnosti. A samotný Edison určitě neměl zájem na tom, aby se zařízení jeho přímého konkurenta dostalo do další fáze vývoje a třeba se začalo i vyrábět a tedy používat.
V současné době se vývojem a výrobou zařízení na principu Teslovy turbíny zabývá americká společnost Phoenix Navigation and Guidance z Michiganu. Zda tento typ turbíny někdy uvidíme v automobilech, ovšem není v současné době jasné, neboť výroba je poměrně nákladná, minimálně v tom smyslu, aby celý systém pracoval účinně a měl také požadovanou životnost. Ale třeba v budoucna, až se více rozšíří elektromobily či auta s palivovými články, nelze toto určitě vyloučit.
