TESLOVY ZÁHADY
(Díl 7 - KVAZIDENÍKY 2., Teslova super-turbína.)
O Teslových vynálezech, skutečných i ještě neuskutečněných se hodně psalo, mluvilo, hodně se přehánělo a pak rychle zapomínalo. Jeden z nich, který zažil jistý návrat, ale který přesto nedošel široké použití, které si od něj Tesla sliboval, byla jeho turbina. Tesla o ní nejen hodně mluvil, ale ji i vyrobil, nechal odzkoušet odborníkům a hodně od očekával. Dokonce se o ní vyjádřil v tom smyslu, že je to jeho nejlepší vynález . . .
|
Teslova turbína |
Proč nejlepší? Protože se neomezovala na páru, stlačený vzduch anebo benzinové palivo, ale mohla využívat prakticky jakoukoliv tekutinu či plyn. A navíc byla bezlopatková, obsahovala jen řadu disků na společné ose, byla tedy bez vibrací a mohla pracovat na velmi vysokých otáčkách. Ztráty třením byly také malé a co víc: poháněla-li se nějakým motorem, mohla dokonce pracovat jako čerpadlo - a to opět plynů nebo kapalin. Váha turbíny na jednu koňskou sílu byla až desetkrát menší než u jiných turbín, které v té době existovaly.
Princip byl založen na poznatku, že každý plyn či kapalina má určitou vizkozitu (hustotu) a adhezi (přilnavost) k pevným hmotám, ze např. ke kovu. Přivedeme li hnací medium pod tlakem k obvodu disku, tyto dvě vlastnosti roztočí disk a tak přemění energii hnacího media na mechanickou. Medium se šroubovicově stáčí ke středu disku, kde je puzeno ven z trubíny. V případě čerpadla se naopak medium vsává do středu stroje a vychází pod tlakem na obvodu disku ven.
Turbina ovšem musí být nastartována, což v případě benzinového paliva provádí ignitor (něco jako automobilová svíčka), který po zahřítí už není potřeb a klidně se může vypnout. V případě páry ovšem odpadne i přívod vzduchu, který je u spalovací turbiny potřeba v vytváření zápalné směsi.
Teslovy pracující modely mohly s disky o průměru 25 cm vyrábět výkon až 110 koní a vážit kolem 10 kg při 5000 otáčkách za minutu.
Podle Tesly se pro větší výkon použije řada disků na společném hřídeli, ty se ale mohou roztahovat teplem nezávisle na sobě, Kroucení disků je prakticky eliminováno a tak stroj může pracovat při velmi vysokých teplotách a otáčkách,
|
Výkres Teslovy turbíny |
Zde se ale nepotvrdily různé Teslovy předpovědi. Nejen že v jeho době ještě nebyly tkak odolné materiály, ale objevily se jiné potíže, které zřejmě podceňoval. Tak například parní turbiny by musely mít disky od sebe vzdálené čtyři desetiny milimetru a musely by být extrémně hladké, aby se zabránilo ztrátám třením. Musí být také velmi tenké, aby se zmenšila turbulence na okraji disků (která roste s rychlostí) a zabránilo se stranovému tahu. To byly zřejmě hlavní důvody, proč se zákazníci - navzdory jeho reklamě a několika interview s novináři - nechtěli pouštět do stavby takových turbin. A tyto problémy zřejmě zůstávají i dnes.
Tesla sice nápadně "nenápadně" tvrdil, že jeho turbíny podnikatelé nechtěli, protože by to znamenalo zešrotovat veškeré tehdy existující turbíny, ale zdá se, že se zajímali, ale byly odrazeni neúspěchy, když se sami snažili takové turbíny postavit.
V případě pump a čerpadel se například neosvědčily hladké disky. Také při startování byla účinnost a síla čerpadel příliš malá, nestačila k rychlému uvedení do pracovního výkonu a Tesla musel vymyslet různé změny, které byly nutné k jejich vylepšení. Všeobecně se dá říci, že Teslovy turbíny se neukázaly zase tolik výhodné proti turbímám klasickým (kde se zatím značně vyvinula aerodynamika lopatek) a navíc přinesly nové problémy, které zůstávají dodnes nedořešené. Navíc není pravda, že u turbin nezáleží na druhu média, pro některá media se rozhodně nehodí. O to víc se ale uplatní v malých anebo speciálních aplikacích.
Turbíny i pumpy měly ještě jeden velký problém: dosahovala se účinnost jen asi kolem 25 až procent, což byla příliš vzdálená hudba od Teslou slibovaných 95 procent a navíc značně menší než u existujících parních turbín (70 procent). Dovedeme si jistě představit, že elektrárna, kde by se ztrácelo 60 procent energie (namísto 30 procent v současné době) by nikdy nemohla konkurovat těm s klasickými turbinami. A ještě horší je, že tato účinnost u Teslovy turbíny navíc ještě klesá se zvětšováním zátěže,
Je zajímavé, že zde máme podobný případ jako u bezdrátového přenosu,, kde Tesla sliboval 95 procent a docilujeme maximálně 15 procent. Je jisté, že nevíme přesně, co Teslu k těm prohlášením přimělo, ale jak si sám postěžoval, "vždycky když něco vymyslím, tak je princip dobrý, ale pak musím strávit plno času, abych odstranil nečekané potíže". On, který zavedl vysokonapěťový systém proto, aby zlepšil účinnost, musel jasně vidět, jaký mají jeho turbíny problém. ledaže by si to nejlepší nechávla jen pro sebe . . .
Je fakt, že kdyby jeho turbíny opravdu dosahovaly parametrů, které sliboval, už by dávno byly kolem nás - výrobci se chytnou všeho co přináší zisk a ničí konkurenci. Že se tak nestalo, není proto, že by zde bylo nějaké spiknutí proti Teslovi. Podobně i jeho nepřímé narážky na to, že Morgan zastavil jeho věž z "neznámých důvodů" nejsou opodstatnělé: v té době totiž Marconi už měl pracující a daleko levnější systém radiového přenosu - kdo by ještě pak investoval do něčeho, co už nemělo šanci přebít konkurenci?
Tím se dostáváme k tomu, co Tesla sám tvrdí ve svém životopise: on totiž často předem viděl (v mysli), jak jeho vynálezy pracují, ale tyto vize byly spíš založeny na tom, že jeho principy byly teoreticky solidní, ale technicky těžko proveditelné - vždy bylo potřeba překonat potíže. Zpočátku tyto problémy překonával skvěle, díky intuici či technické excelleenci, ale zdá se, že se mu ukazovaly jen teoretické nápady a čím dál méně i jejich technická řešení. Tesla vždy příliš věřil svým vizím, které se patrně později projevovaly spíše jako prakticky neuskutečnitelné iluze. V případě rozhlasové věže ve Wardenclyffe si tak dlouho král s ideou přenosu, že zatím Marconi vyvinuli jiný, ne tak elaborovaný zůsob vysílání a příjmu radiovýh vln a tím ho prostě předběhl. Co mu bylo platné, že mu bylo nakonec přiznáno myšlenkové prvenství, ale nic víc?
To neznamená, že jeho principy byly nesprávné, to jen Tesla odmítal do svých výpočtů zařadit cenu, konkurenci, koupěschopnost a technické trendy ve světě kolem něho. Tak například jeho turbíny měly pohánět automobily i letadla. Tesla naznačoval, že jeho letadla nebudou mít ani křídla (o tom si povíme jindy), ale ani jedno se nedostalo dál než na rýsovací prkno a možná ani tma ne. Také se mu stávalo, že vázal jeden objev na druhý (zde letadlo na jeho turbínu) a navzájem se projekty brzdily. To vše ale neodradí dnešní obdivovatele Tesly, aby třeba i jeho turbíně nepřipisovali téměř zázračné vlastnosti . . ..
To neznamená, že jeho turbíny či čerpadla nejsou proveditelné. Je ale zajímavé, že se jeho princip bezlopatkového čerpadla naopak uplatnil zcela jinde, než čekal: jsou používána pro čerpání abrasivních, hrubých materiálů, tam, kde by se normální čerpadla ucpávala nebo v medicíně pro pumpování krve, protože ji na rozdíl od jiných čerpadel nepění. Novodobé tehcnologie a použití mohou ještě dnes způsobit revoluční návrat Teslových turbin: pro pohon automobilů nebo pro využití solární, větrné či jiné energie. Jeden nedávný patent dokonce používá větrnou turbinu na Teslově principu. Je to totiž lákavé - tam, kde máme energii údajně "zadarmo", může být i účinnost menší a ztráty větší :-).
Na druhé straně se objevily způsoby generování elektrické energie, které nepotřebují turbíny vůbec: pracují na světelné, chemické a thermoelektrické zdroje. To ovšem ještě v Teslově době známo nebylo, stejně jako myšlenka, že by se tím mohla získávat opravdu "velká" energie . . .