กังหันน้ำคาปลัน เป็น กังหันน้ำแบบใบพัดที่มีใบพัดปรับได้ พัฒนาขึ้นในปี พ.ศ. 2456 โดยศาสตราจารย์วิกเตอร์ คาปลันชาว ออสเตรีย ^{[ 1 ]} ซึ่งได้รวมใบพัดที่ปรับอัตโนมัติเข้ากับ ประตูน้ำที่ปรับอัตโนมัติเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพในช่วงการไหลและระดับน้ำที่ หลากหลาย

กังหันคาปลันเป็นวิวัฒนาการของกังหันฟรานซิสการประดิษฐ์กังหันนี้ทำให้สามารถผลิตพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพใน งานที่ มีระดับความสูงของน้ำ ต่ำ ซึ่งเป็นไปไม่ได้ในกังหันฟรานซิส^{[ 2 ]}ระดับความสูงของน้ำอยู่ระหว่าง 10 ถึง 70 เมตร (33 ถึง 230 ฟุต) และกำลังการผลิตอยู่ระหว่าง 5 ถึง 200 เมกะวัตต์ เส้นผ่านศูนย์กลางของใบพัดอยู่ระหว่าง 2 ถึง 11 เมตร (6 ฟุต 7 นิ้ว และ 36 ฟุต 1 นิ้ว) กังหันหมุนด้วยอัตราคงที่ ซึ่งแตกต่างกันไปในแต่ละโรงงาน อัตราดังกล่าวอยู่ระหว่างต่ำสุดที่ 54.5 รอบต่อนาที ( เขื่อนอัลเบนีฟอลส์ ) ถึง 450 รอบต่อนาที^{[ 3 ]}

ปัจจุบัน กังหันน้ำแบบ Kaplan ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลกในการผลิตไฟฟ้าที่มีอัตราการไหลสูงและระดับความสูงต่ำ

วิกเตอร์ คาปลัน ผู้ซึ่งอาศัยอยู่ในเมืองบร์โน ประเทศออสเตรีย - ฮังการี (ปัจจุบันอยู่ในสาธารณรัฐเช็ก ) ได้รับสิทธิบัตรฉบับแรกสำหรับกังหันใบพัดปรับได้ในปี 1912 แต่การพัฒนาเครื่องจักรที่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์ต้องใช้เวลาอีกสิบปี คาปลันประสบ ปัญหา เรื่องการเกิดโพรงอากาศและในปี 1922 เขาได้ยุติการวิจัยเนื่องจากปัญหาสุขภาพ

ในปี 1919 บริษัท Kaplan ได้ติดตั้งหน่วยสาธิตในเมือง Poděbrady (ปัจจุบันอยู่ในสาธารณรัฐเช็ก) ในปี 1922 บริษัท Voithได้นำกังหัน Kaplan ขนาด 1100 แรงม้า (ประมาณ 800 กิโลวัตต์) มาใช้ โดยส่วนใหญ่ใช้กับแม่น้ำ ในปี 1924 หน่วยขนาด 8 เมกะวัตต์ได้เริ่มใช้งานที่Lilla Edetประเทศสวีเดน ซึ่งเป็นการเริ่มต้นความสำเร็จเชิงพาณิชย์และการยอมรับอย่างแพร่หลายของกังหัน Kaplan

กังหันคาปลันเป็น กังหัน ปฏิกิริยา แบบไหลเข้า ซึ่งหมายความว่าของไหลที่ใช้ในการทำงานจะมีการเปลี่ยนแปลงความดันขณะไหลผ่านกังหันและปล่อยพลังงานออกมา พลังงานจะถูกดึงกลับมาใช้จากทั้งแรงดันไฮโดรสแตติกและพลังงานจลน์ของน้ำที่ไหล การออกแบบนี้เป็นการผสมผสานคุณสมบัติของกังหันแบบรัศมีและแบบแกนเข้าด้วยกัน

ช่องรับน้ำเป็นท่อรูปทรงคล้ายม้วนกระดาษที่พันรอบประตูน้ำของกังหัน น้ำจะถูกส่งผ่านประตูน้ำในแนวสัมผัสและหมุนวนไปยังใบพัดรูปทรงคล้ายใบพัด ทำให้ใบพัดหมุน

ช่องระบายน้ำเป็นท่อระบายน้ำ รูปทรงพิเศษ ที่ช่วยลดความเร็วของน้ำและดึงพลังงานจลน์กลับคืนมา

ไม่จำเป็นต้องติดตั้งกังหันที่จุดต่ำสุดของการไหลของน้ำ ตราบใดที่ท่อระบายน้ำยังคงเต็มไปด้วยน้ำ อย่างไรก็ตาม การติดตั้งกังหันในตำแหน่งที่สูงขึ้นจะเพิ่มแรงดูดที่ส่งไปยังใบพัดกังหันโดยท่อระบายน้ำ การลดลงของความดันที่เกิดขึ้นอาจนำไปสู่การเกิดโพรงอากาศได้

รูปทรงเรขาคณิตที่แปรผันของประตูน้ำและใบพัดกังหันช่วยให้การทำงานมีประสิทธิภาพสำหรับสภาวะการไหลที่หลากหลาย ประสิทธิภาพของกังหัน Kaplan โดยทั่วไปจะสูงกว่า 90% แต่อาจต่ำกว่าในแอปพลิเคชันที่มีระดับความสูงต่ำมาก^{[ 4 ]}

งานวิจัยในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่ การปรับปรุงประสิทธิภาพโดยใช้ พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) และการออกแบบใหม่ที่ช่วยเพิ่มอัตราการรอดชีวิตของปลาที่ผ่านไปมา

เนื่องจากใบพัดหมุนอยู่บนแบริ่งน้ำมันไฮดรอลิกแรงดันสูง องค์ประกอบที่สำคัญอย่างยิ่งในการออกแบบของ Kaplan คือการรักษาการปิดผนึกที่แน่นหนาเพื่อป้องกันการรั่วไหลของน้ำมันลงสู่แหล่งน้ำ การปล่อยน้ำมันลงสู่แม่น้ำเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์ เนื่องจากเป็นการสิ้นเปลืองทรัพยากรและก่อให้เกิดความเสียหายต่อระบบนิเวศ

กังหันน้ำแบบ Kaplan ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลกในการผลิตกระแสไฟฟ้า เหมาะสำหรับพื้นที่ที่มีระดับความสูงของน้ำต่ำ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสำหรับสภาวะที่มีปริมาณน้ำไหลสูง

กังหันขนาดเล็กราคาไม่แพงตามแบบจำลองกังหัน Kaplan ผลิตขึ้นเพื่อการผลิตพลังงานส่วนบุคคลที่ออกแบบมาสำหรับหัวน้ำ 3 เมตร ซึ่งสามารถทำงานได้แม้หัวน้ำเพียง 0.3 เมตร โดยมีประสิทธิภาพลดลงอย่างมากหากปริมาณน้ำไหลเพียงพอ^{[ 5 ]}

กังหันลม Kaplan ขนาดใหญ่ได้รับการออกแบบเฉพาะสำหรับแต่ละสถานที่เพื่อให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด โดยทั่วไปแล้วจะสูงกว่า 90% การออกแบบ การผลิต และการติดตั้งมีค่าใช้จ่ายสูงมาก แต่สามารถใช้งานได้นานหลายสิบปี

เมื่อไม่นานมานี้ พวกเขาได้ค้นพบการประยุกต์ใช้ใหม่ในการผลิตพลังงานคลื่นนอกชายฝั่ง ดูได้จากWave Dragon

กังหันคาปลันเป็นกังหันแบบใบพัดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด แต่ก็ยังมีแบบอื่นๆ อีกหลายแบบ:

• กังหันใบพัดมีใบพัดที่ไม่สามารถปรับได้ ใช้ในกรณีที่ช่วงการไหล/กำลังไม่กว้างมาก มีผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ที่สามารถผลิตพลังงานได้หลายร้อยวัตต์ จาก ระดับความสูงเพียงไม่กี่ฟุตกังหันใบพัดขนาดใหญ่สามารถผลิตพลังงานได้มากกว่า 100 เมกะวัตต์ ที่โรงไฟฟ้า La Grande-1ทางตอนเหนือของควิเบก กังหันใบพัด 12 ตัวสามารถผลิตพลังงานได้ 1368 เมกะวัตต์^{[ 6 ]}
• กังหันน้ำแบบหัวบอลหรือ แบบท่อได้ รับการออกแบบให้ติดตั้งอยู่ในท่อส่งน้ำ โดยจะมีส่วนหัวบอลขนาดใหญ่อยู่ตรงกลางท่อน้ำ ซึ่งเป็นที่ยึดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ประตูน้ำ และใบพัด กังหันน้ำแบบท่อมีโครงสร้างแบบแกนหมุนเต็มรูปแบบ ในขณะที่กังหันน้ำแบบ Kaplan มีประตูน้ำแบบรัศมี
• กังหันแบบหลุมเป็นกังหันแบบหลอดไฟที่มีกล่องเกียร์ ทำให้สามารถใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและหลอดไฟที่มีขนาดเล็กกว่าได้
• กังหัน Strafloเป็นกังหันแบบแกนหมุน โดยมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอยู่นอกช่องทางน้ำ และเชื่อมต่อกับขอบของใบพัด
• กังหันน้ำรูปตัว Sช่วยขจัดความจำเป็นในการใช้เรือนครอบใบพัด เนื่องจากวางเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไว้ด้านนอกของช่องทางน้ำ ซึ่งทำได้โดยการดัดโค้งช่องทางน้ำและใช้เพลาเชื่อมต่อระหว่างใบพัดและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
• กังหันVLHเป็นกังหันแบบ "kaplan" ที่มีการไหลแบบเปิดและมีหัวน้ำต่ำมาก โดยเอียงทำมุมกับการไหลของน้ำ มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ >3.55 เมตร มีความเร็วต่ำโดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแม่เหล็กถาวรที่ติดตั้งบนเพลาซึ่งเชื่อมต่อโดยตรงพร้อมการควบคุมกำลังไฟฟ้าแบบอิเล็กทรอนิกส์ และเป็นมิตรกับปลามาก (<5% อัตราการตาย) ^{[ 7 ]}
• กังหันDIVEเป็นกังหันใบพัดแนวตั้งที่มีการควบคุมสองทางโดยใช้ประตูน้ำและปรับความเร็วได้ ครอบคลุมช่วงการใช้งานได้ถึง 4 เมกะวัตต์ โดยมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับกังหัน Kaplan มาตรฐาน เนื่องจากการออกแบบใบพัดที่มีใบพัดคงที่ จึงถือว่าเป็นกังหันที่เป็นมิตรต่อปลา^{[ 8 ]}

  

• กังหันไทสันเป็นกังหันใบพัดคงที่ที่ออกแบบมาเพื่อติดตั้งในแม่น้ำที่มีกระแสน้ำไหลเชี่ยว โดยอาจยึดติดกับพื้นแม่น้ำอย่างถาวร หรือติดตั้งบนเรือหรือเรือบรรทุกสินค้าก็ได้

• 
  แบบจำลองของกังหันแบบหลอดไฟหรือแบบท่อ
• 
  แบบจำลองของกังหัน S
• 
  แผนผังแสดงโครงสร้างของกังหันไอน้ำแบบสตราฟโล
• 
  กังหัน VLH
• 
  แผนผังแสดงการทำงานของกังหันดำน้ำ (DIVE-Turbine)

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับกังหันคาปลัน

• สถานที่สำคัญทางประวัติศาสตร์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลแห่งชาติ กังหันคาปลัน (Kaplan Turbine)สืบค้นเมื่อ 24 มิถุนายน 2553
• เอกสารแนะนำการใช้งาน Bently Nevada เกี่ยวกับการสั่นสะเทือนของกังหันน้ำสืบค้นเมื่อ 14 สิงหาคม 2557
• แบบจำลอง 3 มิติของกังหันคาปลันสืบค้นเมื่อ 10 กุมภาพันธ์ 2021