V našem věku digitálních technologií je těžké si představit, že výpočetní systémy mohou být implementovány nikoli na polovodiče, ale na vodě. Ale právě takový hydrointegrátor byl vyvinut a úspěšně aplikován sovětským inženýrem Vladimírem Lukyanovem.
Ve 30. letech 20. století byla stavba železnic prováděna pomocí picku, lopaty a kolečka. Konkrétní práce nebyla nikde horší. Cementový stupeň, složení, teplota pokládky - kvalita betonu přímo závisí na počtu složek. V zimě takový beton praskal a zhroutil se.
Obyčejný génius
V roce 1925 přišel mladý železniční technik Vladimir Lukyanov postavit železnici Troitsk-Orsk. Vzhledem k nepředvídatelné kvalitě betonových kompozic bylo betonování prováděno pouze v létě. Nízké teploty vedly ke zhoršení a zničení betonu.
Ve snaze pochopit závislost kvality betonu na teplotě použil Lukyanov parciální diferenciální rovnice.
Lukyanov se ve své práci obrátil na díla dalších vědců: Pavlovského, Krylova a Kirpicheva. Zejména Krylov v roce 1910 vytvořil jedinečný mechanický počítač - diferenciální integrátor, který umožnil řešit obyčejné diferenciální rovnice 4. řádu. A akademik Pavlovský v roce 1918 dokázal, že pokud jsou fyzikální procesy popsány stejnou rovnicí, mohou být nahrazeny. Předností akademika Kirpicheva bylo vytvoření metody lokálního tepelného modelování.
Shrneme-li tento vývoj, Lukyanov dospěl k závěru, že pohyb vody může simulovat šíření tepla. V roce 1934 popsal princip hydraulické technologie ao dva roky později na jeho základě vyvinul „jednorozměrný hydraulický integrátor“- IG-1. Jeho konstrukce byla důmyslně jednoduchá: objem vody v nádobě byl nedílnou součástí funkce popisující tok kapaliny do této nádoby. Pokud je nádoba opatřena stupnicí s objemovými jednotkami, získá se nejjednodušší integrátor objemového průtoku kapaliny. První příklady integrátorů vyrobených z cínových a skleněných trubek mohly vyřešit pouze jeden problém.
Propagační video:
Později Lukyanov vylepšil design. Hlavní jednotkou byly vertikální nádoby různých objemů, propojené trubkami s proměnlivým hydraulickým odporem. Trubky byly také spojeny s pohyblivými plavidly. Jejich zvedání a spouštění změnilo tlak vody v hlavních plavidlech. Změnou uspořádání nádob bylo možné přizpůsobit pohyb tekutiny různým rovnicím.
Před zahájením práce vědci sestavili kalkulační schéma procesu. Poté byla sestavena struktura nádoby. Vztahy mezi částmi zařízení byly určeny stejnými vzorci. Litím kapaliny lze simulovat různé procesy. A nejen kvalita konkrétní práce. V roce 1941 vylepšil Vladimir Lukyanov svůj hydrointegrátor. Teď začal řešit dvourozměrné problémy a později - a trojrozměrné.
Nové vzorky
V roce 1949 byl na základě nařízení Rady ministrů SSSR v Moskvě vytvořen speciální NIISchetmash. Pro výrobu vybral nové modely výpočetní techniky. Jedním z prvních, který byl vybrán, byl hydrointegrátor Lukyanov. V jeho prospěch se vyjádřila jednoduchost designu a vysoká spolehlivost provozu. V roce 1951 byl Lukyanov udělen státní cenu SSSR za vytvoření „vodního počítače“. Jejich propuštění však začalo až v roce 1955. Kromě SSSR bylo zařízení dodáváno do Československa, Polska, Bulharska a Číny.
V 60. až 70. letech 20. století byl integrátor Lukyanov použit pro vědecké výpočty projektu Karakumského průplavu a hlavní linie Bajkal-Amur. Zařízení byla také úspěšně použita v geologii, stavbě dolů, tepelné fyzice budov, hutnictví atd. Výpočty hydrointegrátoru při výrobě železobetonových bloků první hydroelektrárny na světě z prefabrikovaného betonu v Saratově lze považovat za příkladné. Tam bylo nutné vytvořit technologii pro výrobu asi tří tisíc bloků vážících až 200 tun. Bloky musely dozrát bez praskání ve všech ročních obdobích a rychle na místě. V důsledku toho byla vypočtena a vytvořena unikátní technologie pro výrobu vysoce kvalitních bloků.
Po dlouhou dobu byl Lukyanov hydrointegrátor účinnější než počítač založený na lampách a tranzistorech. V 70. letech se však pokrok v polovodičové technologii cítil. A v 80. letech se jejich výhoda stala nepopiratelnou a „vodní počítače“jim ustoupily. Dnes lze pracovní vzorek IGL vidět pouze v Moskevském polytechnickém muzeu.
Alexey ANIKIN