Przełomowe dla rozwoju turbin okazały się prace osiemnastowiecznych i dziewiętnastowiecznych naukowców, między innymi: D. Bernuolliego i prof. Bourdina. Zaczęły powstawać turbiny, które znalazły szerokie zastosowanie w przemyśle oraz ich ulepszone modyfikacje. Jednym, z do dziś stosowanych urządzeń, jest turbina śmigłowa, z angielskiego: propeller turbine, a także jej ulepszona wersja stworzona na początku dwudziestego wieku przez V. Kaplana, nazywaną od jego nazwiska.
BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA
Turbina śmigłowa posiada pojedynczą regulację przepływu. Na ogół wirnik turbiny śmigłowej posiada łopatki, które są umocowane na stałe. Turbina może być zainstalowana w układzie pionowym, obudowana w komorze spiralnej, blaszanej albo betonowej z odprowadzeniem wody, a także w układzie rurowym, na bazie osi poziomej albo osi ukośnej. Kształt części przepływowej jest bardzo uproszczony, co zmniejsza powstawanie strat i upraszcza budowę hydrotechniczną.
Rys.1 Turbina śmigłowa (propeller) - wirnik oraz kierownice wlotowe (źródło flickr.com, fot. AB Karlstads Mekaniska Werkstad)
Różnica pomiędzy klasyczną wersją turbiny śmigłowej, a turbiną Kaplana polega na ustawianiu łopat wirnika - w typowej turbinie śmigłowej zmiana kąta ich nachylenia jest niemożliwa lub wiąże się z koniecznością przeprowadzania poważnych prac demontażowych oraz odwodnienia maszyny.
Woda przepływając ze zbiornika górnego trafia do spirali lub bezpośrednio do kierownic (w przypadku turbin rurowych), które ukierunkowują strumień wody. Przepływ przez łopatki powoduje ruch obrotowy wirnika i wału, który z kolei napędza generator.
ZAKRES STOSOWANIA, WADY I ZALETY
Turbiny śmigłowe znajdują zastosowanie dla spadów poniżej 20 metrów. Do ich zalet, z całą pewnością należy zaliczyć stosunkową prostą i na ogół tanią konstrukcję. Wynika to z braku skomplikowanych mechanizmów w porównaniu do piasty turbiny Kaplana.
Tego typu maszyny sprawdzają się w przypadku rzek lub jezior o małej zmienności spadu oraz przepływu. Każda zmiana optymalnych parametrów pracy (spad, przepływ) może powodować znaczne straty sprawności, więc zakres stosowalności tych maszyn jest stosunkowo mały.
