Božkovo vodní kolo

Je to právě 157 let co šumění vodotrysků na Sychrovském zámku zmlklo. Starý trkač čerpající vodu z Mohelky do vodojemu, snad první svého druhu v českých zemích vypověděl službu. Po kolikáté už! Nekonečné opravy začaly jít knížeti Rohanovi na nervy. Rozhodl se postavit nový vodovod. Duchovním otcem tohoto projektu se stal Romuald Božek, syn známého českého vynálezce. Úkol to nebyl snadný. Vodu bylo nutno vytlačit do výšky téměř 64 metrů. Výkonnou třípístovou pumpu bylo zapotřebí pohánět velkým vodním kolem. Ale vody nebylo nazbyt, sotva jedna krychlová stopa za vteřinu. Kolo s tou troškou šplouchalo, cmrndalo a rozstřikovalo. Božek, přemýšlel, lámal si hlavu, jak to jen zařídit, aby ztráty omezil na minimum. Uvažoval postavit hlubší korečky, aby se předčasně nevylévaly. Ale vodě se do tak hlubokých nechtělo, na hraně se odrážela ven a netáhla. Božek nebyl zvyklý na kompromisy: "Nejde-li naklonit lopatka tak, aby byla dobrá jak pro nátok tak pro výtok, budou dvě, každá zvlášť!" Jak si předsevzal, tak udělal. Vymyslel zcela unikátní vodní kolo. Takové, jaké do té doby ještě nikdo nepostavil. Sekerníci nad tím jen kroutili hlavou: "Co je to za nesmysl nalévat vodu dovnitř věnce? To nebude fungovat!" Ale Božek věděl co dělá. Voda přivedená vantrokem dovnitř kola se pohodlně vlévala do zcela otevřených korečků. A když náhodou něco ukáplo, zachytil to koreček pod ním. Ven z kola se mohla vylévat jedině na straně venkovní. Jenže tam byly lopatky dlouhé štíhlé s malými mezerami. Nepustili vodu z kola ven dokud se neotočily až úplně dolů. Ani kapka nepřišla nazmar. Čerpadlo pumpovalo jedna radost a vodotrysky zase ožily. Léta přešla, dřevěné kolo ztrouchnivělo, starou pumpu nahradilo jiné čerpadlo. Ze staré Horní vodárny na Mohelce jsou jen trosky. Kdesi tam pod nimi leží zbytky kola, které by svou účinností směle soutěžilo s turbínami. Co by to však bylo za příběh, kdyby neměl pokračování?
V září 2001 zašuměla voda a kolo se znovu roztočilo. Ne však v Čechách na Mohelce, ale na Moravě v Boskovicích, pod rybníkem Lasákova mlýna, v areálu hotelu Moravia. Malý potůček z Valchovského kopce trpí stejným nedostatkem vody se kterým se potýkal Božek. K energetickému využití je vody opravdu málo, kolo se bude točit jen tak pro radost a pro reklamu. Proč tedy neoprášit osvědčený Božkův systém? Sloužil našim předkům, snad přinese poučení i našim potomkům aspoň jako replika.
Až budete mít cestu kolem, přijďte se podívat. Možná budete žasnout nad žlabem vedoucím nezvykle podél hřídele stejně jako staří sekerníci. No vidíte, a přece se točí...
Korečník na střední vodu s vnitřním nátokem a jednostranně zavěšeným věncem.

Když pojedete z Boskovic směrem na Vlachov, budete po levé straně míjet světlou budovu bývalého Lasákova mlýna, dnes Hotelu Moravia. A právě za touto budovou se skrývá unikátní technická památka - replika tzv. Božkova vodního kola. Při přestavbě hotelu bylo rozhodnuto o osazení vodního kola v rámci oživení celého areálu. Přes úvodní komplikace byl nakonec problém vyřešen vyrobením repliky, která představuje unikátně konstruované vodní kolo s vnitřním nátokem.

Vyobrazený vodní stroj je plně funkční replika unikátního vodního kola s vnitřním nátokem vynalezeného Romualdem Božkem o průměru 3,2 metru. Jedná se o jediné funkční kolo tohoto typu v Evropě. Kolo je vyrobeno z borového dřeva, ramena z impregnovaného smrku. Stroj slouží pouze jako otáčivá dekorace a poutač, jeho použití pro plnohodnotný mechanický pohon však nic nebrání.

Technologickými možnostmi je výroba omezena na dřevěné části korečníků na horní vodu pro spád maximálně do 4 metrů a šířku cca 1,20 metru. U kol na střední a spodní vodu nanejvýš do průměru 3,5 metru.

Kolo u Lasákova mlýna má průměr 3,2 metru s vnitřní šířkou korečku 0,3 metru . Jediná nepřesnost, které tu proti Božkově myšlence je, bylo snížení počtu lopatek jen na 32 kusů a současně zvětšení průměru nad nezbytně nutnou hodnotu téměř o 1 metr. Kolo se sice plní až pod hřídelí, ale není energeticky využíváno, takže to nevadí. Viditelnost kola ze silnice se výrazně zvýšila, hmotnost naštěstí nikoliv. I tak je celková váha mokrého kola s hřídelí téměř 500 kg.

Autorem tohoto systému je Romuald Božek ( syn slavného českého vynálezce Josefa Božka ), žijící v letech 1814 až 1899. V roce 1865 řešil problém, jak čerpat vodu pro fontány na zámek Sychrov . Za tím účelem byla zřízena budova tzv. "horní vodárny". Výtlačná výška třípístového čerpadla činila téměř 64 metrů a k pohonu zbývalo jen 24 litrů za sekundu na spádu 1,6 metru . I přes skromný průtok musel Božek postavit kolo dostatečně velké, aby jeho kroutící moment utáhl silné pístové čerpadlo.

Běžný korečník neobstál. Jeho korečky se na malém spádu předčasně vylévaly. Výkon se ztrácel. Když je upravil více uzavřené, nechtěly se řádně plnit, voda se rozstřikovala.

Zapřemýšlel a nakonec přistoupil k atypickému řešení:

Upravil korečky tak, aby se do nich vlévala voda zevnitř věnce . Vylévaly se však na straně vnější. Zevnitř byly hodně otevřené. Jakmile se však kolo pootočilo, změnily sklon a voda se z nich nevylévala. Vnější lopatky byly naopak velmi uzavřené. Voda se z nich začala vylévat těsně nad spodní hladinou. Nakonec vytvořil mezi lopatkami úzkou štěrbinu , která vodu na výtoku brzdila. Tím se koreček skutečně vyprázdnil až v nejspodnější poloze. Navíc při výtoku vznikala reakční síla stejně jako u reakčních turbín. Aby bylo možno plnit kolo zevnitř, je drženo jedinou soustavou ramen, po straně, mimo věnec. Přívod vody je rovnoběžný s hřídelem a žlab se vylévá otvorem ve stěně do věnce. ( na Sychrovské horní vodárně použil Božek dokonce uzavřeného přiváděče, který byl pod tlakem ) Kolo se otáčí ve stejném smyslu, v jakém odtéká voda od kola a může se i brodit. Voda musí být bez listí , aby se výtokové štěrbiny neucpávaly.

Na svou dobu bylo Božkovo kolo převratným technickým řešením. Při konstrukci byly využity hydrodynamické zásady platné dnes i pro turbíny.

Praktického rozšíření se vynález nedočkal. Božkovo řešení bylo vhodné pouze pro velmi malá vodní díla ( širší věnec s jednou soustavou ramen by nebyl dostatečně pevný ). Nástup Francisovy turbíny tento způsob pohonu zatlačil do pozadí a dnes o něm prakticky již nikdo neví .

---

Když už se k tomu hydrologické poměry na Lasákově mlýně nabízely, proč tedy Božkův systém neoprášit a neukázat ho po mnoha letech zase světu?

Bylo navrženo vodní kolo o průměru 3,2 metru s vnitřní šířkou korečku 0,3 metru . Jediná nepřesnost, které tu proti Božkově myšlence je, bylo snížení počtu lopatek jen na 32 kusů a současně zvětšení průměru nad nezbytně nutnou hodnotu téměř o 1 metr. Kolo se sice plní až pod hřídelem, ale není energeticky využíváno, takže to nevadí. Viditelnost kola ze silnice se výrazně zvýšila, hmotnost naštěstí nikoliv. I tak je celková váha mokrého kola s hřídelem téměř 500 kg.

Zemní část nové lednice a vstupní objekt pro odběr vody realizovala boskovická stavební pana Přibyla, vlastní kolo vyrobil v létě roku 2001 olomoucký stolař Kopečný. Kolo je postaveno fortelně a pevně z borového dřeva , stejně, jako by bylo skutečně hnací. Byl problém sehnat dostatečně široké řezivo a tak jsou desky věnců vzájemě slepené speciálním voduvzdorným lepidlem z více dílů. Segmenty jsou slepeny a stažené silnými šrouby. Věnce nejsou stejně silné, nosný věnec s rameny je silnější. Při výrobě se podařilo docílit kruhovitosti do 1 mm. Lopatky jsou usazené ve vydlabaných drážkách, mezi sebou spojené na pero. Tlak ramen je rozložen do věnce pomocí příčných přeslic , které současně přes dubové kostky stahují segmenty věnců ve spojích. Aby se kolo lehce otáčelo, je opatřeno naklápěcími kuličkovými ložisky . Hřídel je robustní ocelový svařenec , do kterého jsou ramena zasazená a kovanými příložkami přišroubovaná.

Aby bylo kolo ze silnice dobře viditelné, není kryté , jak by naši předkové v minulosti zcela jistě učinili. Proto je není možné za mrazu nechat běžet, namrzalo by. Sezónní způsob využívání životnosti dřevěných kol škodí a to jak rozesycháním, tak utajenou hnilobou v zádlabech. Aby se tomu předešlo, byly všechny dostupné části důkladně slepeny a vlastní kolo napuštěno.

Kolo bylo ze stolárny přivezeno na nákladním voze ve formě dvou půlkruhových segmentů s plně osazenými lopatkami. Na místě měly být obě poloviny slepeny, skolíkovány a spolu s rameny a přeslicemi a staženy průběžnými šrouby. Ve stolárně byla do závitů dávána směs fermeže a molybdensulfidu. Bylo třeba doměřit sklon a tvar nátokového přepadu tak, aby bylo vodní kolo současně regulátorem hladiny v rybníku. To vše bylo z dílny nachystáno a mělo být odborně provedeno při montáži na místě. Jenže....

Chybička se vloudila:

Stavební firma si v průběhu září 2001 kolo o své vlastní ujmě smontovala

(aby se ušetřilo) a potom do něj dovnitř doplnila provizorní přívodní vantrok, který vyrobila jen tak od oka. Nic nepomohly námitky stolaře Kopečného, který již měl do budoucího žlabu připravené i tzv.přepadové srdce, nejdůježitější díl zaručující správné navedení vody do lopatek. Ačkoliv bylo řešení vantroku v technické dokumentaci jasně udáno, stavaři použili žlábek hodný leda tak dětského potočního mlýnku, zcela bez přepadové hrany. Jenže, co čert nechtěl, voda se po dně poloprázdného a silně skloněného žlábku rozběhla tak rychle, že na jeho konci nedokázala prudce zatočit do věnce vodního kola. Realizátoři si s tím poradili po svém, odtáhli koryto od kola a k jeho konci přitloukli ještě druhé korýtko, nasměrované do lopatek. Vantrok proto vede od rybníka zkřiva. Ale i přes tuto neestetickou úpravu si voda nenechala domluvit. Odstředivou silou v zatáčce plní korečky stále jen na jedné straně a není ji možno pustit víc, než čůrek. O nějaké samoregulaci hladiny v rybníce není možno uvažovat! Jednu z podstatných funkcí tedy dílo nesplňuje a ani do kola nejde dostatek vody na to, aby to vyvolalo představu skutečného mlýna. Je to velká škoda. Přitom stačilo tak málo - dodržet plány. Udělat vantrok širší, hlubší. Výtokový otvor z něj nikoli u dna, ale u vrchního okraje. Voda by celý žlab naplnila a teprve potom by začala přes okraj přepadat. Její rychlost by se při velkém průřezu koryta velmi zmenšila. Nevznikaly by žádné odstředivé síly v zatáčce. Pak by přes přepadovou hranu tekla klidně v celé šíři, jako tenký, plochý a homogenní paprsek. Navíc při ošizeném žlábku voda vletí do lopatek téměř vodorovně a moc rychle. Lopatky nejsou vypočítány na tento způsob vtoku a nedokáží si s tím poradit. Kolo se otáčí pomaleji a tak proud naráží na stěny lopatek, stříká do okolí, místo toho, aby do nich padal téměř svisle shora, těsně přimknutý k zaoblené hraně přepadu. Svým dopadem má kolo roztáčet. Nedocházelo by k rozstřiku, kvůli kterému je přítok seškrcen. Veškerá voda nyní zbytečně odtékající jalovákem mohla přepadat na kolo a vytvořit tak skutečný dojem silného mlýnského pohonu... , vina projektu to však není.

Závěr:

I přes dílčí nedostatky je možno konstatovat, že toto nově zřízené dílo je v současnosti jediné provozuschopné Božkovo vodní kolo s vnitřním nátokem v České republice a pravděpodobně i na světě. Až budete mít někdy cestu okolo Boskovic, zastavte se ve mlýně - hotelu Moravia. Prohlédněte si jak takové vodní kolo vypadá a že se skutečně točí. Zaměstnanci restaurace Vám určitě rádi povypráví jak osudy vynálezce Romualda Božka, tak i zajímavosti Sychrovské vodárny, jejíž kolo se stalo vzorem pro tuto repliku.