Nils Gustav Dalén

foto Wikimedia Commons

Nobelovu cenu za fyziku v roce 1912 získal Švéd Nils Gustava Dalén za automatické regulátory majáků a osvětlovacích věží.

Již od starověku představovaly pobřežní útesy pro lodní dopravu velké nebezpečí. Proto lidé začali konstruovat a budovat majáky, které v noci svým světlem upozorňují námořníky na nebezpečná místa a umožňují jim orientaci v pobřežních vodách. Nalezení správného majáku svědčilo o dobré námořní navigaci, zejména na konci delší plavby. Pokud loď hledaný maják nenašla, neměl její kapitán jistotu, zda může bezpečně pokračovat v plavbě.

Dnešní majáky využívají především elektrickou energii, ale po celá staletí se majáková světla rozsvěcovala zapalováním dřeva, dřevěného uhlí, smoly, velrybího tuku, petroleje atd. Kromě toho byla důležitá i regulace světel majáků tak, aby vydávala určité signály.

K významnému zlepšení navigační techniky došlo počátkem minulého století zásluhou švédského inženýra, chemika a vynálezce Nilse Gustava Daléna, kterému byla před sto lety v roce 1912 přiřčena Nobelova cena za fyziku za vyřešení automatické regulace plynových svítidel na majácích a jiných osvětlovacích zařízeních. Vynález našel uplatnění i v jiných oblastech, kde se pracovalo s osvětlovací a signální technikou – železnice jej např. využily pro různé osvětlovací věže a výstražná zařízení. V dnešní době je většina těchto zařízení řízena elektronicky a tak Dalénův vynález představuje spíše jen významný mezník v historii techniky.

Nils Gustaf Dalén (1869–1937) byl švédský chemik, který se zabýval využitím plynů. Roku 1912 získal Nobelovu cenu za fyziku za svůj vynález soumrakového regulátoru pro plynové lampy. Tok plynu v regulátoru závisel na množství slunečního svitu a posloužil na majácích a bójích bez trvalé lidské obsluhy. (wikipedia)

Nils Gustaf Dalén se narodil 30. listopadu 1869 v malé švédské vesnici Stenstorp v rodině farmáře. V duchu rodinných tradic začal studovat na zemědělském učilišti chov dojnic. Pro jeho vědeckou budoucnost měla stěžejní význam známost s o 26 let starším slavným vynálezcem Gustavem de Lavalem, který díky své mezinárodní reputaci ovlivnil mnoho jiných mladších techniků. Dalén mu přinesl do Stockholmu ukázat jeden ze svých nových vynálezů; Laval rozpoznal jeho všestrannost a přirozené technické nadání zejména pro mechaniku a doporučil mu studovat technické vědy. Mladý samouk se pečlivě připravil a byl v roce 1892 přijat na technický institut v Göteborgu. Roku 1896 se stal strojním inženýrem a poté strávil rok ve Švýcarsku na stáži u slovenského fyzika, technika a vynálezce, světově uznávaného zakladatele teorie parních a plynových turbín profesora Aurela Stodoly na Vysoké škole technické v Curychu. Po návratu do vlasti byl nejdříve inženýrem konzultantem, později hlavním inženýrem a posléze od roku 1909 správním ředitelem progresivní společnosti Svenska Aktiebolaget Gasaccumulator (AGA).

sluneční ventil, foto 3pol Magazín

Maják Blockhusudden v roce 2007
foto Holger Ellgaard, Wikimedia Commons

Již jako student a mladý inženýr konstruoval Dalén různá mechanická zařízení, která nacházela využití zejména v zemědělství na otcově farmě. Sestrojil například jednoduchou mlátičku poháněnou starým kolovrátkem nebo přístroje na pasterizaci mléka a určení obsahu tuku, strojní dojičku, traktor aj. Pod vedením de Lavala se také věnoval konstrukci kompresorů a vakuových čerpadel, horkovzdušných turbín a zlepšování řady jiných technických zařízení. Dělal pokusy i s jednopólovým strojem; zkoušel jeho použití jako generátoru s nízkým napětím ve spojení s parní turbínou.

Největším jeho úspěchem však bylo řešení spolehlivého a úsporného provozu majáků a světelných bójí osvětlujících velmi členité pobřeží Skandinávie – jen ve Švédsku je jich v provozu téměř tisíc. Prvním krokem bylo v roce 1901 zakoupení francouzských patentových práv na rozpouštění acetylénu v acetonu při atmosférickém tlaku, což byla schůdná cesta ke konstrukci acetylénových bomb bez nebezpečí výbuchu. Jako chemik, zabývající se dlouhodobě využitím plynů v praxi, zjistil, že při vyšších tlacích se acetylen rozpouští mnohem lépe, ale vybuchuje v prostoru nad hladinou acetonu. Zřejmě se nechal inspirovat Alfredem Nobelem a jeho infuzoriovou hlinkou (hydratovaný oxid křemičitý, křemelina) napuštěnou nitroglycerinem; mletou křemelinu naředil azbestem a speciální porézní hmota nazvaná Agamassan byla na světě – po napuštění acetonem bezpečně absorbuje acetylén i za vysokého tlaku. Díky tomuto objevu nacházel acetylén stále širší komerční uplatnění. Velmi jasné bílé acetylénové světlo vycházející ze žárové punčošky přivedlo vynálezce až k myšlence jeho využití k osvětlení pobřeží pomocí majáků a světelných bójí.

V roce 1907 zkonstruoval Dalén svůj nejznámější vynález – sluneční ventil, kterým zajistil automatické zažehnutí světelných zdrojů za šera a jejich zhasnutí při rozbřesku. Podle dobových zdrojů ušetřil jeho regulátor v porovnání s naplno svítícím majákem až 94 % plynu. Princip slunečního ventilu je založen na tepelné roztažnosti kovových materiálů. Uvnitř skleněné trubice je centrálně umístěna černá kovová tyčinka, která je symetricky obklopena třemi rovnoběžnými tyčinkami z pozlaceného kovu s dokonalým odrazem světla. Za tmy mají tyče (táhla) stejnou teplotu a délku. Naopak za denního světla černá tyč na rozdíl od pozlacených zachycuje světlo a díky vyšší teplotě se prodlouží. Důmyslným mechanickým převodem dochází k regulaci průtoku plynu – přerušení jeho proudění do lampy ve dne a opětnému zažehnutí zápalným mechanismem při soumraku.

Dalén úspěšně vyřešil i další dva problémy: regulaci poměru acetylén‑vzduch a automatickou výměnu propálených žárových punčošek. Celý nápad se slunečním ventilem byl tak překvapivě jednoduchý, že tehdejší významní technici včetně T. A. Edisona silně pochybovali o jeho skutečném fungování. V rámci patentového řízení si příslušný úřad dokonce vynutil praktickou demonstraci zařízení a teprve potom patent definitivně uznal.

Při elektrifikaci majáku Blockhusudden poblíž Stockholmu v roce 1980 firmou AGA technici zjistili, že sluneční ventil zde pracuje nepřetržitě bez nutnosti opravy od roku 1912.

V roce 1912 byl Dalén za svoje zásluhy o rozšíření acetylénových majáků a bójí bez trvalé lidské obsluhy oceněn Nobelovou cenou za fyziku, a to zejména za vyřešení úsporné regulace acetylénového světla. Brzy nato vyhrál mezinárodní soutěž na osvětlení celého Panamského průplavu; majáky s jeho osvětlením se rozšířily ze severní Evropy po celém světě (Mexiko, Tichomoří aj.).

V úspěšném roce 1912 však postihla Daléna osobní tragédie: při zkouškách se stlačováním acetylénu došlo k silné explozi a on kromě dalších zranění přišel o zrak. I poté však pokračoval v řízení firmy a v dalších vědeckých experimentech a vynálezech. Celkem získal více než 100 patentů. Zamřel 9. prosince 1937 v ostrovním městě Lidingo, dnes jedné z nejbohatších obcí v zemi, která je součástí městské oblasti Stockholm. Svoji soukromou rezidenci, v níž nyní bydlí kanadský velvyslanec ve Švédsku, si zde postavil současně s novým výrobním závodem v roce 1912.

Slavný vynálezce a laureát Nobelovy ceny se stal také členem Švédské královské akademie věd (1913) a Akademie věd a inženýrství (1919), čestným doktorem na univerzitě v Lundu, nositelem medaile Mezinárodní acetylénové společnosti a po téměř 20 let byl i členem městské rady v sídle svého závodu.

Bohumil Tesařík, ČEZ – 3pol magazín (kráceno), doplněno: Wikipedia, 13. srpna 2012