W dobie technologii cyfrowych trudno sobie wyobrazić, że systemy obliczeniowe można wdrażać nie na półprzewodnikach, ale na wodzie. Ale właśnie taki hydrointegrator został opracowany i z powodzeniem zastosowany przez radzieckiego inżyniera Władimira Łukjanowa.
XX wieku budowa kolei prowadzona była za pomocą kilofa, łopaty i taczki. Beton nie był nigdzie gorszy. Gatunek cementu, skład, temperatura układania - jakość betonu zależała bezpośrednio od ilości składników. W zimie taki beton pękał i zawalał się.
Zwykły geniusz
W 1925 roku przybył młody inżynier torowy Władimir Łukjanow, aby zbudować linię kolejową Troitsk-Orsk. Ze względu na nieprzewidywalną jakość mieszanek betonowych betonowanie prowadzono tylko latem. Niskie temperatury doprowadziły do degradacji i zniszczenia betonu.
Próbując zrozumieć zależność jakości betonu od temperatury, Łukjanow użył równań różniczkowych cząstkowych.
W swojej pracy Lukyanov zwrócił się do prac innych naukowców: Pawłowskiego, Kryłowa i Kirpiczowa. W szczególności Kryłow w 1910 roku stworzył unikalny komputer mechaniczny - integrator różnicowy, który umożliwił rozwiązanie zwykłych równań różniczkowych czwartego rzędu. A akademik Pawłowski w 1918 roku udowodnił, że jeśli procesy fizyczne są opisane tym samym równaniem, można je zastąpić. Zasługa akademika Kirpiczowa polegała na stworzeniu metody lokalnego modelowania termicznego.
Podsumowując te wydarzenia, Łukjanow doszedł do wniosku, że ruch wody może symulować rozprzestrzenianie się ciepła. W 1934 r. Opisał zasadę techniki hydraulicznej, a dwa lata później na jej podstawie opracował „jednowymiarowy integrator hydrauliczny” - IG-1. Jego konstrukcja była genialnie prosta: objętość wody w naczyniu była integralną częścią funkcji opisującej przepływ cieczy do tego naczynia. Jeśli naczynie jest wyposażone w skalę z jednostkami objętości, wówczas uzyskany zostanie najprostszy integrator objętościowego natężenia przepływu cieczy. Pierwsze przykłady integratorów wykonanych z rurek cynowych i szklanych rozwiązały tylko jeden problem.
Film promocyjny:
Później Lukyanov poprawił projekt. Główną jednostką były pionowe naczynia o różnej objętości, połączone rurami o zmiennym oporze hydraulicznym. Rury były również podłączone do poruszających się statków. Podnosząc je i opuszczając, zmienili ciśnienie wody w głównych naczyniach. Zmieniając rozmieszczenie naczyń, można było dostosować ruch płynu do różnych równań.
Przed rozpoczęciem pracy naukowcy opracowali schemat obliczeniowy procesu. Następnie zmontowano konstrukcję statku. Relacje między częściami urządzenia zostały określone tymi samymi wzorami. Można symulować różne procesy, wlewając płyn. I nie tylko jakość wykonania betonu. W 1941 roku Vladimir Lukyanov udoskonalił swój hydrointegrator. Teraz zaczął rozwiązywać problemy dwuwymiarowe, a później - i trójwymiarowe.
Nowe próbki
W 1949 r. Dekretem Rady Ministrów ZSRR utworzono w Moskwie specjalny NIISchetmasz. Do produkcji wybrał nowe modele technologii komputerowej. Jednym z pierwszych wybranych był hydrointegrator Łukjanowa. Na jego korzyść przemawiała prostota konstrukcji i wysoka niezawodność działania W 1951 roku Łukjanow otrzymał Nagrodę Państwową ZSRR za stworzenie „komputera wodnego”. Ale ich uwolnienie rozpoczęło się dopiero w 1955 roku. Oprócz ZSRR urządzenie trafiło do Czechosłowacji, Polski, Bułgarii i Chin.
W latach 1960-1970 integrator Łukjanow został użyty do obliczeń naukowych projektu Kanału Karakum i głównej linii Bajkał-Amur. Urządzenia z powodzeniem znalazły również zastosowanie w geologii, budowie kopalń, budownictwie, fizyce cieplnej, metalurgii itp. Obliczenia hydrointegratora przy produkcji bloków żelbetowych pierwszej na świecie elektrowni wodnej z prefabrykatów betonowych w Saratowie można uznać za przykładowe. Tam trzeba było stworzyć technologię produkcji około trzech tysięcy bloków o wadze do 200 ton. Bloki musiały dojrzewać bez pękania o każdej porze roku i szybko ustawiać na miejscu. W efekcie obliczono i stworzono unikalną technologię wytwarzania wysokiej jakości bloków.
Przez długi czas hydrointegrator Łukjanowa był bardziej wydajny niż komputer oparty na lampach i tranzystorach. Jednak w latach siedemdziesiątych XX wieku dał się odczuć postęp technologii półprzewodników. A w latach 80. ich przewaga stała się niezaprzeczalna, a „wodne komputery” ustąpiły im. Dziś próbkę roboczą IGL można zobaczyć tylko w Muzeum Politechnicznym w Moskwie.
Alexey ANIKIN