Was ist eine Kaplanturbine?

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A. Turbinentypen

1. Zur Ausnutzung der Wasserkraft haben sich drei Haupttypen von Turbinen herausgebildet:

° Die Francis-Turbine, erfunden 1855 von James Bicheno Francis (1815-1892, geb. in England,

in die USA (Massachusetts) ausgewandert.

Verwendung: Mittlere Gefälle (ca. 50-300m) und mittlere bis große Wassermengen

° Die Pelton-Turbine, erfunden 1880 von Lester Allen Pelton (1829-1908, geb. im US-

Bundesstaat Ohio)

Verwendung: Große Gefälle (bis 2000 m) und rel. kleinere Wassermengen

° Die Kaplan-Turbine, erfunden 1912 durch Viktor Kaplan (1876-1934, geb. in Mürzzuschlag)

° Verwendung: Kleine Gefälle (bis 20 m) und sehr großen Wassermengen

B. Viktor Kaplan

Geboren am: 27. November 1876 in Mürzzuschlag, Herzogtum Steiermark Eltern: Karl Viktor Kaplan, Beamter der k.k. Staatsbahnen, geb. in Wiener Neustadt und Johanna, geb. Wust, geb. in Pettau, Südsteiermark (heute Slowenien) Geschwister. Karl und Anna Luise (Mädchen bald nach* gest.) 1883-1887: Volksschule in Neuberg an der Mürz, Steiermark 1887-1895: Realschule in Wien IV, Waltergasse 1895-1900: Studium des Maschinenbaues an der Technischen Hochschule Wien 1901-1903: Maschinenfabrik GANZ in Leobersdorf, Niederösterreich 1903-1931: Konstrukteur, O. Professor für Wasserkraftmaschinen an der Deutschen Technischen Hochschule in Brünn:

1903: Arbeit über neuartigen Einspritzmotor als Dissertation an der TH Wien eingereicht. Arbeit wurde zurückgestellt. Aufforderung, die theoretischen Erkenntnisse durch Versuche zu belegen. Dazu kam es wegen seines Umzuges nach Brünn nicht mehr. 1908: Erstes größeres Werk über Turbinen: „Bau rationeller Francisturbinenlaufräder“ 1909: Promotion an der TH Wien zum Doktor techn, Habilitation an der TH Brünn, Heirat mit Margarete Strasser, Tochter eins wohlhabenden Wiener Tuchhändlers 1909-1912 :Entwicklung der Propellerturbine mit drehbaren Schaufeln 1912,1913: grundlegende Patente für seine Turbine.

1912: Berufung an die TH Aachen abgelehnt.

1914: Nachfolger von Prof. Musil (Vater von Robert Musil) auf dem Lehrstuhl für Wasserkraftmaschinen der DTH Brünn 1914 –1925 Patentstreitigkeiten, Kaplan behielt die Oberhand, endgültige Abweisung aller Einsprüche durch das Reichspatentgericht Leipzig 1925. Insgesamt hatte Kaplan rund 260 Patente.

Kinder: Margarete, geb.1910, Gertrude geb.1913, sowie insgesamt 13 Enkelkinder Erste Kaplanturbine: Durch Fa. Storek in Brünn gebaut, 1919 in Velm (Gemeinde Grammatneusiedl) in Niederösterreich aufgestellt. Ab 1923: Große Turbinen für Kraftwerke in Österreich Schweden, Deutschland, Russland und Irland. Die Kaplanturbine trat ihren Siegeszug um die Welt an. 1926: Ehrendoktor der TH Prag 1927: Berufung an die TH Wien aus Gesundheitsgründen abgelehnt

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1930: Ehrenbürger der Gemeinde Unterach, Bürgermeisterstelle abgelehnt. 1931: Beurlaubung von der TH Brünn bis zur erhofften Genesung, Rückzug auf sein Landgut Rochuspoint in der Ortschaft Au, Gemeinde Unterach. 1934: Ehrendoktor der Deutschen Technischen Hochschule Brünn.

Gestorben: 23. August 1934 im 58. Lebensjahr an einem Schlaganfall auf Rochuspoint. In

Unterach beerdigt und ein Jahr später, seinem testamentarischen Wunsch entsprechend, auf eine eigene Grabstätte auf seinem Landgut in der Ortschaft Au umgebettet.

1936: Weltkraftkonferenz in Berlin: Erklärung, dass die Kaplanturbine zu den größten Fortschritten gehört, die auf dem Gebiet des Wasserturbinenbaues je gemacht wurden.

1961: 1000-Schilling-Note mit dem Bildnis Kaplans 1974: Tschechische 100-Kronenmünze mit dem Bildnis Kaplans 1984: Österr. 2,50 Schilling-Briefmarke mit dem Bildnis Kaplans Gedenkstätten bzw. Gedenktafeln: Mürzzuschlag, Velm, Wien, Brünn, Unterach.

C. Was ist eine Kaplanturbine?

1. Kaplanturbinen sind Turbinen mit drehbaren Laufschaufeln

2. Kaplanturbinen haben meist vier Schaufeln

3. Kaplanturbinen eignen sich besonders für Flusskraftwerke.

4. Sie eignen sich besonders deshalb für Flusskraftwerke, weil sie auch bei niedrigem

Wasserangebot (Teilbeaufschlagung) einen hohen Wirkungsgrad aufweisen.

5. Viele Flüsse haben im Laufe eines Jahres starke Wassermengenschwankungen.

6. Kaplanturbinen erreichen höhere Drehzahlen als Francis-Turbinen

7. Für den Antrieb von Drehstromgeneratoren sind hohe Drehzahlen von Vorteil

8. Wenn man keine Kaplanturbinen zur Verfügung hätte, dann müsste man bei Flusskraftwerken

Francisturbinen verwenden.

9. Francisturbinen haben bei Teilbeaufschlagung einen schlechteren Wirkungsgrad als

Kaplanturbinen

10. Bei Verwendung von Francisturbinen braucht man für eine bestimmte Leistung eine

größere Anzahl von Turbinen als bei Verwendung von Kaplanturbinen.

11. Kraftwerke mit Kaplanturbinen sind daher kleiner und billiger.

12. Kaplanturbinen können vertikal oder horizontal (Rohrturbine) eingebaut werden.

13. Kaplanturbinen werden auf der ganzen Welt verwendet.

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D. Repräsentierung verschiedener Aussagesätze

Ö 1 (a) ∧ T 1 (a) ∧ E 3 (a, b, c)

Konjunktionssatz

E 1 (a)

Kaplan hat die Eigenschaft, ein Erfinder zu sein

Einfacher Satz

¬∀x (T 1 (x) →E 1 (x))

Nicht alle Techniker sind Erfinder

Negationssatz

∃x (E 1 (x) ∧ Ö 1 (x))

Österreich

Existenzsatz

∀x (E 1 (x) → Z 1 (x))

Alle Erfinder sind zielstrebig

Allsatz

∀x (T 1 (x) →P 1 (x) v F 1 (x) v K 1 (x)) Für alle Turbinen gilt, dass jede von ihnen

Allsatz

∀x∀y (K 1 (x) ∧ F 1 (y) →L 2 (x, y)) Kaplanturbinen (x) sind leistungsfähiger als

Allsatz

E 2 (a, b)

in Brünn erfunden.

einfacher Satz

∃x (B 1 (x) ∧ E 1 (x) ∧ M 1 (x))

Mähren

Konjunktionssatz

∀x (T 1 (x) ∧ E 2 (x, a) → H 1 (x))

drehbare Schaufeln

Allsatz

∀x (K 1 (x) → D 1 (x))

Allsatz

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∀x (T 1 (x) ∧ K 1 (x) → H 1 (x ))

Allsatz

dann hat sie drehbare Schaufeln.

∀x (K 1 (x) → E 1 (x))

Kaplanturbinen eignen sich für Flusskraftwerke

Allsatz

a) ∃x∃y (E 1 (x) ∧ F 2 (x, a) ∧ E 1 (y) ∧ F 2 (y, a) ∧¬ (x = y)) Mehrfacherfindung

Existenzsatz

a ersetzt ´Propellerturbine`; M 1 (z): z ist Mehrfacherfindung;

b) M 1 (a) → ∃x ∃y (E 1 (x) ∧ F 2 (x, a) ∧ E 1 (y) ∧ F 2 (y, a) ∧¬ (x = y))

Implikationssatz

Ist der folgender Satz wahr bei der gegebenen Interpretation ? :

¬ T 1 (c) v T 1 (a) → ¬ S 2 (a, b) v ¬ T 1 (a) c ersetzt ´das Mühlrad am Ort...`;

Implikationssatz a ersetzt `Kaplanturbine´;

f w w w f w w f f w w f w

A → B = ¬ (A ∧ ¬ B) = ¬ A v B

Ergebnis: Der Satz ist falsch bei der gegebenen Interpretation

E. Ist die Kaplanturbine eine Einzelerfindung?

E. 1 Aus dem Aufsatz: Felzmann, Fritz: Wirkstoff Wasser. Wien 1964, S.16. geht hervor, dass ein

Wiener Hauslehrer namens Eugen Banauch (geb. 1865 in Wischnau in Mähren, gest. 1946 in Wien)

bereits 1904 eine Wasserkraftmaschine mit beweglichen Schaufeln erfunden hat. Wären die

beweglichen Schaufeln als drehbare Schaufeln ausgeführt, dann wäre Banauch früher als Kaplan

der Erfinder einer Propellerturbine.

Aus der österr. Patentschrift Nr. 20515 vom 25. Juni 1905 geht hervor, dass die Schaufeln der

Banauch-Turbine einfahrbar, aber nicht drehbar sind und diese Turbine keine Ähnlichkeit mit der

von Kaplan erfundenen Turbine hat.

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Andere Patente, die ebenfalls Turbinen mit drehbaren Schaufeln zum Erfindungsgegenstand haben, sind nicht bekannt. Alle Einsprüche gegen Kaplans Patentansprüche wurden vom Reichspatentgericht Leipzig 1925 endgültig abgewiesen. Im Gegensatz zu einer Mehrfacherfindung, bei der mehrere Erfinder unabhängig voneinander ungefähr zur gleichen Zeit zu ähnlichen Ergebnissen kommen bzw. die gleiche Erfindung machen, ist die Propellerturbine mit drehbaren Schaufeln (Kaplanturbine) nach dem Stand der heutigen Kenntnisse die Einzelerfindung von Viktor Kaplan.

E. 2 Formulierungen für ein Argument:

(P1) Alle Wasserkraftmaschinen mit drehbaren Schaufeln sind Propellerturbinen (P2) Alle Wasserkraftmaschinen mit einfahrbaren Schaufeln sind keine Propellerturbinen (P3) Die Wasserkraftmaschine mit einfahrbaren Schaufeln wurde von Eugen Banauch erfunden P(4) Die Wasserkraftmaschine mit drehbaren Schaufeln wurde von Viktor Kaplan erfunden P(5) Wenn ein Erfinder die Kaplanturbine erfunden hat und er nicht identisch ist mit Viktor Kaplan, dann heißt der Erfinder Eugen Banauch und die Banauchturbine ist identisch mit der Kaplanturbine.

(K) ¬ ∃x (E 2 (x, b) ∧ ¬ x = d)

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° Interpretation:

(a ersetzt ´der Prototyp der Banauchturbine` (“die Banauchturbine“) (b ersetzt ´der Prototyp der Kaplanturbine` (“die Kaplanturbine“) (c ersetzt ´Eugen Banauch`) (d ersetzt ´Viktor Kaplan`) W 1 (x): x ist Wasserkraftmaschine D 1 (x): x hat drehbare Schaufeln P 1 (x): x ist Propellerturbine E 1 (x): x hat einfahrbare Schaufeln E 2 (x, y): x hat y erfunden

Es handelt sich um ein logisch gültiges Argument. Warum? Logisch gültig bedeutet, dass die

Konklusion dieses Argumentes begründet ist, falls seine Prämissen wahr sind. Oder anders:

Gegeben alle Prämissen wären wahr, würde auch die Konklusion wahr sein. Die angegebenen

Prämissen sind wahr.

° Die Konklusion sagt aus: Die Propellerturbine mit drehbaren Schaufeln ist eine Einzelerfindung.

Der Erfinder heißt Viktor Kaplan. Er nannte diese Turbine „Kaplanturbine“.

F. Zur Herkunft des Familiennamens ´Kaplan`

° Argument:

(P1) ∃x (V 2 (x, a) ∧ S 2 (x, b))

Es gibt Vorfahren von Kaplan, die aus dem

(P2) T 2 (b, c) Das Banat war bis 1718 türkisch

(P3) ∃x (B 2 (x, d) ∧ H 2 (x, e))

(K ) K 2 (e, d)

Der Name ´Kaplan` kommt aus der Türkei

° Interpretation:

a ersetzt Kaplan; b ersetzt ´das Banat`; c ersetzt ´bis 1718´; d ersetzt `in der Türkei`; e ersetzt den Namen ´Kaplan`. V 2 (x, y): x ist Vorfahre von y; S 1 (x, z): x stammt aus z; T 2 ( z, z 1 ): z war türkisch bis z 1; B 2 (x, z 2 ): x ist Bürger in z 2; H 2 (x, z 3 ): x trägt z 3. K 2 ( z 3, z 2 ): z 3 kommt aus z 2.

Das vorstehende Argument ist nicht logisch gültig ! Warum?: Logisch ungültig bedeutet, dass die Konklusion dieses Argumentes nicht begründet ist, falls seine Prämissen wahr sind. Die Konklusion dieses Argumentes ist nicht begründet. K 2 (e, d) folgt nicht logisch aus den Prämissen. Es fehlen

Prämissen, die den logischen Zusammenhang zwischen P1 – P3 und K herstellen. Würde man in der

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Prämisse 3 den Namen `Maier` einsetzen, käme als Konklusion heraus: „Der Name `Maier` kommt aus der Türkei“, was keinesfalls stimmen kann. . Literatur:

° Leitgeb, Hannes: Einführung in die Wissenschaftstheorie. Skriptum zur Vorlesung. UNI Salzburg, SS 2004. ° Beckermann, Ansgar: Einführung in die Logik. 2.Auflg. Berlin, New York 2003. ° Felzmann, Fritz: Wirkstoff Wasser. Wien 1964, S.16, Wien 1964, ° Lechner, Alfred: Viktor Kaplan. In: Österreichisches Forschungsinstitut für Geschichte der Technik, Blätter für Geschichte der Technik. (1936), Heft 3, S. 15 - 73. ° Meerwarth, Karl: Wasserkraftmaschinen. 11. Aufl. Berlin 1974.