Kirjaimellisesti juuri nyt sain tietää ehdottomasti uskomattomasta laitteesta - vesitietokoneesta. Lukjanovin hydraulinen integraattori - maailman ensimmäinen tietokone, joka ratkaisee osittaisdifferenssiyhtälöt - puoli vuosisataa oli ainoa laskentatapa, joka liittyi moniin matemaattisen fysiikan ongelmiin.
Vuonna 1936 hän perusti laskukoneen, jossa kaikki matemaattiset toimenpiteet suoritettiin virtaavalla vedellä. Oletko kuullut tästä?
Ensimmäinen hydrointegraattori IG-1 on suunniteltu ratkaisemaan yksinkertaisimmat - yksiulotteiset ongelmat. Vuonna 1941 suunniteltiin kaksiulotteinen hydraulinen integraattori erillisten osien muodossa. Myöhemmin integraattoria modifioitiin ratkaisemaan kolmiulotteiset ongelmat.
Massatuotannon järjestämisen jälkeen integraattorit alkoivat viedä ulkomaille: Tšekkoslovakiaan, Puolaan, Bulgariaan ja Kiinaan. Mutta he saivat suurimman jakelun maassamme. Heidän avullaan Mirny-asutuksessa toteutettiin tieteellinen tutkimus, laskelmat Karakumin kanavan ja Baikal-Amur-pääjohdon hankkeesta. Vesiintegraattoreita on käytetty menestyksekkäästi kaivoksen rakentamisessa, geologiassa, rakennustermisessä fysiikassa, metallurgiassa, kivilajeissa ja monilla muilla aloilla.
Ensimmäiset digitaaliset elektroniset tietokoneet (DECM), jotka ilmestyivät 50-luvun alkupuolella, eivät voineet kilpailla "vesikoneen" kanssa. Hydrointegraattorin tärkeimmät edut ovat laskentaprosessin selkeys, suunnittelun ja ohjelmoinnin yksinkertaisuus. Ensimmäisen ja toisen sukupolven tietokoneet olivat kalliita, niillä oli heikko suorituskyky, pieni muistin koko, rajoitettu joukko oheislaitteita, heikosti kehitetty ohjelmisto ja ne vaativat pätevää huoltoa. Erityisesti ikiroudan ongelmat ratkaistiin helposti ja nopeasti hydrointegraattorissa ja tietokoneessa - suurilla vaikeuksilla. 1970-luvun puolivälissä hydraulisia integraattoreita käytettiin 115 teollisuus-, tiede- ja koulutusorganisaatiossa, jotka sijaitsevat maamme 40 kaupungissa. Vain 80-luvun alussa pienet, halvat,suurella nopeudella ja muistikapasiteetilla varustetut digitaaliset tietokoneet, jotka kattavat täysin hydrointegraattorin ominaisuudet.
Ja vielä vähän niille, jotka ovat kiinnostuneita yksityiskohdista.
Mainosvideo:
Hydrointegraattorin luomisesta johtui monimutkainen tekninen ongelma, jonka nuori asiantuntija V. Lukyanov kohtasi ensimmäisen työvuoden aikana.
Valmistuttuaan Moskovan rautatieinsinöörien instituutista (MIIT) Lukyanov lähetettiin rakentamaan Troitsk-Orsk ja Kartaly-Magnitnaya (nykyään Magnitogorsk) rautateitä.
1920- ja 1930-luvuilla rautateiden rakentaminen oli hidasta. Tärkeimmät työvälineet olivat lapio, leppuri ja kottikärry, ja louhinta ja betoniminen tehtiin vain kesällä. Mutta työn laatu oli edelleen heikko, halkeamia ilmestyi - teräsbetonirakenteiden vitsaus.
Lukyanov kiinnostui betonin halkeamien syistä. Hänen olettamansa lämpötilan alkuperästä kohtaa asiantuntijat skeptisesti. Nuori insinööri alkaa tutkia lämpötilajärjestelmiä betonimuurauksissa betonin koostumuksen, käytetyn sementin, työtekniikan ja ulkoisten olosuhteiden mukaan. Lämpövuotojen jakautumista kuvaavat kompleksiset suhteet lämpötilan ja betonin ominaisuuksien välillä, jotka muuttuvat ajan myötä. Nämä suhteet ilmaistaan ns. Osittaisilla differentiaaliyhtälöillä. Tuolloin (1928) olemassa olevat laskentamenetelmät eivät kuitenkaan voineet antaa nopeaa ja tarkkaa ratkaisua.
Etsiessään tapoja ratkaista ongelma, Lukyanov kääntyy matemaatikoiden ja insinöörien töihin. Hän löytää oikean suunnan merkittävien venäläisten tutkijoiden - akateemikkojen A. N. Krylov, N. N. Pavlovsky ja M. V. Kirpichev - teoissa.
Laivanrakennustekniikan insinööri, mekaanikko, fyysikko ja matemaatikko Akateemikko Aleksei Nikolaevich Krylov (1863-1945) rakensi vuoden 1910 lopulla ainutlaatuisen mekaanisen analogisen laskentakonetta - differentiaalintegraattorin 4. asteen tavallisten differentiaaliyhtälöiden ratkaisemiseksi.
Akateemikko Nikolai Nikolaevich Pavlovsky (1884-1937) käsitteli hydrauliikkaa. Vuonna 1918 hän osoitti mahdollisuuden korvata yksi fysikaalinen prosessi toisella, jos niitä kuvataan samalla yhtälöllä (analogian periaate mallinnuksessa).
Akateemikko Mihhail Viktorovich Kirpichev (1879-1955) - lämpötekniikan alan asiantuntija - kehitti teoria mallinnusprosesseista teollisuuslaitoksissa - paikallisen lämpömallinnuksen menetelmän. Menetelmä mahdollisti suurten teollisuuslaitosten havaittujen ilmiöiden toistamisen laboratorio-olosuhteissa.
Lukyanov pystyi yleistämään suurien tutkijoiden ajatuksia: malli on matemaattisen totuuden visualisoinnin korkein aste. Tutkimuksensa jälkeen varmistuaan siitä, että veden virtausta ja lämmön leviämistä koskevat lait ovat suurelta osin samanlaiset, hän päätteli, että vesi voi toimia mallina lämpöprosessista. Vuonna 1934 Lukyanov ehdotti perusteellisesti uutta menetelmää epävakaiden prosessien laskelmien mekanisoimiseksi - hydraulisten analogioiden menetelmä, ja vuotta myöhemmin loi lämpöhydrauliikan mallin menetelmän esittelemiseksi. Tämä primitiivinen laite, joka on valmistettu kattorauta-, ohutlevy- ja lasiputkista, ratkaisi onnistuneesti ongelman tutkia betonin lämpötilaolosuhteita.
Sen pääyksikkö oli tietyn kapasiteetin pystysuoria pääastioita, jotka oli liitetty toisiinsa putkilla, joiden hydraulinen vastus vaihteli ja jotka oli kytketty liikkuviin astioihin. Nostamalla ja laskemalla ne muuttivat vedenpainetta pääastioissa. Laskentaprosessin aloittaminen tai lopettaminen suoritettiin nosturilla, joilla oli yleinen ohjaus.
Vuonna 1936 otettiin käyttöön maailman ensimmäinen tietyn osittaisen differentiaaliyhtälön ratkaisemiseksi tarkoitettu laskukone, Lukjanovin hydraulinen integraattori.
Hydrointegraattorin ongelman ratkaisemiseksi tarvittiin:
1) laatii kaavion tutkittavasta prosessista;
2) tämän kaavion perusteella yhdistä astiat, määritä ja valitse putkien hydrauliikkavastuksen arvot;
3) laskea vaaditun arvon alkuarvot;
4) piirtää kaavion mallinnetun prosessin ulkoisten olosuhteiden muutoksista.
Sen jälkeen asetettiin alkuperäiset arvot: pää- ja siirrettävät astiat, joissa oli suljetut hanat, täytettiin vedellä laskettuihin tasoihin ja merkittiin pietsometrien (mittausputkien) takana olevaan graafiseen paperiin - saatiin eräänlainen käyrä. Sitten kaikki hanat avattiin samanaikaisesti, ja tutkija muutti liikkuvien alusten korkeutta simuloidun prosessin ulkoisten olosuhteiden muutosaikataulun mukaisesti. Tässä tapauksessa pääastioiden vedenpaine vaihteli saman lain mukaisesti kuin lämpötila. Nestemäärät pietsometreissä muuttuivat, oikeaan aikaan hanat suljettiin, pysäyttäen prosessin, ja tasojen uudet kohdat merkittiin graafiselle paperille. Näiden merkintöjen perusteella rakennettiin kuvaaja, joka oli ratkaisu ongelmaan.
Hydrointegraattorin kyvyt osoittautuivat epätavallisen laajoiksi ja lupaaviksi. Vuonna 1938 V. S. Lukyanov perusti hydraulisten analogioiden laboratorion, josta tuli pian perusorganisaatio menetelmän käyttöönottamiseksi maan kansantaloudessa. Hän pysyi tämän laboratorion johtajana neljäkymmentä vuotta.
Pääedellytys hydrauliikan analogisen menetelmän laajalle käytölle oli hydraulisen integraattorin parantaminen. Käytännössä soveltuvan suunnittelun luominen mahdollisti erityyppisten ongelmien ratkaisemisen - yhden ulottuvuuden, kaksiulotteisen ja kolmiulotteisen. Esimerkiksi veden virtaus suoraviivaisissa rajoissa on yksiulotteinen virtaus. Kaksiulotteista liikettä havaitaan suurten joen mutkien alueilla, lähellä saaria ja niemimaita, ja pohjavesi leviää kolmessa ulottuvuudessa.
Ensimmäinen hydrointegraattori IG-1 on suunniteltu ratkaisemaan yksinkertaisimmat - yhden ulottuvuuden - tehtävät. Vuonna 1941 suunniteltiin kaksiulotteinen hydraulinen integraattori erillisten osien muodossa.
Vuonna 1949 Neuvostoliiton ministerineuvoston asetuksella perustettiin Moskovaan erityinen instituutti "NIISCHETMASH", joka valitsi ja valmisteli tietotekniikan uusien mallien sarjatuotantoa. Yksi ensimmäisistä tällaisista koneista oli hydrointegraattori. Kuuden vuoden ajan instituutti on kehittänyt uuden mallinsa yhtenäisistä yhtenäisistä lohkoista, ja Ryazanin laskenta- ja analyyttisten koneiden tehtaalla niiden sarjatuotanto alkoi tehdasbrändillä IGL (Lukyanov's hydraulijärjestelmän integraattori). Aikaisemmin Moskovan laskenta- ja analyyttisten koneiden (CAM) tehtaassa rakennettiin yksittäisiä hydraulisia integraattoreita. Tuotantoprosessin aikana osia muunnettiin ratkaisemaan kolmiulotteiset ongelmat.
Vuonna 1951 V. S. Lukyanov sai valtion palkinnon hydrointegraattorien perheen perustamisesta.
Massatuotannon järjestämisen jälkeen integraattorit alkoivat viedä ulkomaille: Tšekkoslovakiaan, Puolaan, Bulgariaan ja Kiinaan. Mutta he saivat suurimman jakelun maassamme. Heidän avullaan Mirny-asutuksessa toteutettiin tieteellinen tutkimus, laskelmat Karakumin kanavan ja Baikal-Amur-pääjohdon hankkeesta. Vesiintegraattoreita on käytetty menestyksekkäästi kaivoksen rakentamisessa, geologiassa, rakennustermisessä fysiikassa, metallurgiassa, kivilajeissa ja monilla muilla aloilla.
Hydraulisten analogioiden menetelmän tehokkuus valmistettaessa teräsbetonilohkoja maailman ensimmäisestä vesivoimalasta betonielementistä - Saratovin vesivoimalaitoksen im. Lenin Komsomol (1956-1970). Valmistustekniikan kehittäminen vaadittiin noin kolmelle tuhannelle valtaville kappaleille, joiden paino oli enintään 200 tonnia. Lohkojen täytyi kypsyä nopeasti murtumatta tuotantolinjaa kaikkina vuodenaikoina ja asentaa heti paikoilleen. Lämpötilatilan erittäin monimutkaiset laskelmat, joissa otetaan huomioon kovettuvan betonin ominaisuuksien jatkuva muutos ja sähkölämmityksen olosuhteet, tehtiin ajoissa ja vaaditussa määrässä vain Lukyanovin hydrointegraattoreiden ansiosta. Teoreettiset laskelmat yhdessä kokeiden kanssa pilottipaikalla ja tuotannossa antoivat mahdollisuuden kehittää moitteettoman laadun lohkojen valmistustekniikka.
Ensimmäiset digitaaliset elektroniset tietokoneet (DECM), jotka ilmestyivät 50-luvun alkupuolella, eivät voineet kilpailla "vesikoneen" kanssa. Hydrointegraattorin tärkeimmät edut ovat laskentaprosessin selkeys, suunnittelun ja ohjelmoinnin yksinkertaisuus. Ensimmäisen ja toisen sukupolven tietokoneet olivat kalliita, niillä oli heikko suorituskyky, pieni muistin koko, rajoitettu joukko oheislaitteita, heikosti kehitetty ohjelmisto ja ne vaativat pätevää huoltoa. Erityisesti ikiroudan ongelmat ratkaistiin helposti ja nopeasti hydrointegraattorissa ja tietokoneessa - suurilla vaikeuksilla. Lisäksi hydraulisten analogioiden menetelmän alustava soveltaminen auttoi muotoilemaan ongelman, ehdotti tietokoneohjelmointitapaa ja jopa hallitsi sitä bruttovirheiden välttämiseksi.1970-luvun puolivälissä hydraulisia integraattoreita käytettiin 115 teollisuus-, tiede- ja koulutusorganisaatiossa, jotka sijaitsevat maamme 40 kaupungissa. Vasta 80-luvun alussa ilmestyi pienikokoisia, halpoja digitaalisia tietokoneita, joilla oli nopea ja muistikapasiteetti, päällekkäin hydrointegraattorin ominaisuuksien kanssa.
Kaksi Lukyanov-hydrointegraattoria esitetään Moskovan ammattikorkeakoulun museon analogisten koneiden kokoelmassa. Nämä ovat harvinaisia näyttelyitä, joilla on suuri historiallinen arvo, tieteen ja tekniikan monumentteja. Alkuperäiset laskentalaitteet kiinnostavat jatkuvasti kävijöitä ja ovat tietokoneosaston arvokkaimpia näyttelyitä.