Krásné, někdy hravé, ale vždy účelné. Takové by měly být multifunkční vodojemy Františka Pochylého z Odboru fluidního inženýrství. Technické řešení vynálezu chrání český patent a už se podařilo prodat i první licenci. Zatímco princip zařízení by byl vždy stejný, podoba nádrže vodojemu je otázkou fantazie. A v rukou studentů desingu ze zlínské univerzity se zrodily i návrhy, jak vodojemy šetrně začlenit do městské či venkovské krajiny.
Nápad na vývoj vodojemu navazuje na předchozí práci profesora Pochylého a jeho kolegů, totiž na řešení dopravy vody na velkou vzdálenost. „Když je někde sucho, logicky tam není voda a bohužel nebývá ani nikde blízko. Musíme ji dopravit na poměrně velkou vzdálenost, což dnes znamená vybudovat nejen potrubí, ale také sít čerpacích stanic, což je nákladné a nepraktické,“ popisuje Pochylý, který se problematice mechaniky tekutin věnuje celý život.
Vymýšlel, jak pro dopravu vody využít axiálního čerpadla a zároveň jej konstrukčně uzpůsobit, aby bylo co nejjednodušší. Tak vznikl nápad na hybridní čerpací systém, za který František Pochylý s kolegy získal v roce 2018 Zlatou medaili Mezinárodního strojírenského veletrhu. „Vyřešili jsme to principem prstencového elektrického motoru, jehož rotor je tvořen rotorem axiálního čerpadla a stator je součástí potrubí. Systém lze využít pro dopravu vody na závlahy, ale mohl by pomoci také například hasičům s čerpáním vody při hašení,“ vysvětluje Pochylý.
Při vývoji čerpacího systému, ale vyvstala otázka, jak čerpadlo pohánět, respektive kde vzít energii? „Ať už by šlo o čerpání například z jezera nebo naopak ze země, problém je stejný: v přírodě zpravidla nebývá k dispozici elektřina. Začal jsem proto přemýšlet, jak navrhnout vodojem, který bude energeticky soběstačný,“ vzpomíná Pochylý.
Multifunkční vodojem využívá solární a větrnou energii a měl by být nejen soběstačný, ale dokonce schopný vyrábět energie více, než sám spotřebuje. Přeměny energie na mechanickou využívá pro pohon speciálního objemového čerpadla, založeného na principu vratného pohybového šroubu s křížovým vedením. Právě ten byl pro výzkumníky výzvou. „Trochu mi pomohla náhoda. Kolega přivezl z Ameriky takový malinký kuličkový šroub. Ten se od běžného šroubu s maticí liší tím, že má dvě šroubovice a v nich malou kuličku. Šroubem točíte stále jedním směrem a šroub se posouvá řekněme nahoru, ale jakmile kulička doje na úvrať dvou šroubovic, začne se šroub posouvat naopak dolů. Vy přitom točíte stále jedním směrem. Napadlo mě tento princip využít právě k pohonu axiálního čerpadla,“ popisuje Pochylý.
Výzkumníci se obrátili na kuřimskou firmu, která je nástupcem známého TOS Kuřim, který býval světovým výrobcem kuličkových šroubů. Spojili síly s jejich inženýry a do roka se jim podařilo vyrobit kuličkový šroub potřebných parametrů. „Možná znáte z televizních kovbojek na amerických prériích vodojemy, které byly poháněny větrem a čerpaly vodu z hloubky. Tyto vodojemy ale využívaly klikovou hřídel, která má malé zdvihy. Náš kuličkový šroub může mít zdvih, jaký potřebujete, v tom je jeho velká výhoda,“ dodává Pochylý.
Vzhledem k výkyvům počasí a změně klimatu je stále aktuálnější být připraven prodlužující se období sucha. Zavlažovací systémy potom budou klíčové jak v zemědělství, tak i ve městech. A protože by jich mělo být všude plno, zajímalo Františka Pochylého i to, jak budou vypadat. „Oslovili jsme Fakultu multimediálních komunikací Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně, jejich studenti produktového designu dostali náš vodojem jako téma ročníkové práce. Navrhli spoustu krásných způsobů, jak by nádrž vodojemu mohla vypadat a třeba plnit i další účel: například lezecká stěna, vyhlídková věž, amfiteátr… Konstrukce vodojemu je řešena esteticky, využívá poddajných solárních panelů v kombinaci s větrným motorem. Bylo by to nejen funkční, ale i krásné,“ chválí si Pochylý studentské návrhy.
| Originální tvarové řešení vodojemů (návrh: Kateřina Kochánková) | Vodojem jako meteroologická stanice pro monitoring počasí na vinici (návrh: Radka Gičevová) |
Na větší ploše by stačilo vybudovat pouze jeden vodojem s čerpadlem, další věže určené pro závlahu by na principu spojených nádob odebírali vodu z centrálního vodojemu a jimi generovanou solární a větrnou energii by tak bylo možné využít pro jiné účely. „Zvládali bychom zavlažovat velké plochy a zároveň vytvářet velké solární farmy bez toho, aby se zneužívala půda,“ říká Pochylý.
Vynález si letos v březnu licencovala firma Thein Innovations. Na první využití v praxi technologie zatím čeká. „Otázkou jsou peníze. Máme několik lokalit, kde by bylo možné vodojem pilotně vybudovat, jednou by byla lokalita blízko Soběšic, kde je k dispozici vrt a majitel by se zbudováním vodojemu souhlasil. Závlahu areálu řeší také zemědělské učiliště v Rajhradu, jehož ředitel byl nápadem nadšený. Ale stavbu musí někdo zaplatit, což je zatím otázka dalšího jednání,“ říká Pochylý, který svému nápadu věří. „Dal jsem si za cíl, že zavlažíme celou jižní Moravu,“ uzavírá.
Článek vyšel v časopise Události na VUT 4 | 2022/2023