Digitaalitekniikan aikakaudella on vaikea kuvitella, että laskentajärjestelmiä voidaan toteuttaa ei puolijohteissa, vaan vedessä. Mutta juuri tällaisen vesintegraattorin kehitti ja käytti menestyksekkäästi Neuvostoliiton insinööri Vladimir Lukyanov.
1930-luvulla rautateiden rakentaminen toteutettiin noukin, lapion ja kottikärryn avulla. Betonityö ei ollut missään pahempaa. Sementin laatu, koostumus, munimislämpötila - betonin laatu riippui suoraan komponenttien lukumäärästä. Talvella tällainen betoni halkeili ja romahti.
Tavallinen nero
Vuonna 1925 nuori raideinsinööri Vladimir Lukyanov saapui rakentamaan Troitsk – Orsk-rautatie. Betoniseosten ennustamattoman laadun vuoksi betoniminen tehtiin vain kesällä. Matalat lämpötilat johtivat betonin pilaantumiseen ja tuhoutumiseen.
Yrittäessään ymmärtää betonin laadun riippuvuutta lämpötilasta, Lukyanov käytti osittaisia differentiaaliyhtälöitä.
Lukyanov kääntyi työssään muiden tutkijoiden töihin: Pavlovsky, Krylov ja Kirpichev. Erityisesti Krylov loi vuonna 1910 ainutlaatuisen mekaanisen tietokoneen - differentiaali-integraattorin, jonka avulla oli mahdollista ratkaista 4. asteen tavalliset differentiaaliyhtälöt. Ja akateemikko Pavlovsky vuonna 1918 osoitti, että jos fysikaaliset prosessit kuvataan samalla yhtälöllä, ne voidaan korvata. Akateemikko Kirpichevin ansio oli paikallisen lämpömallinnusmenetelmän luomisessa.
Yhteenvetona näistä kehityksistä Lukyanov päätteli, että veden liikkuminen voi simuloida lämmön leviämistä. Vuonna 1934 hän kuvasi hydraulitekniikan periaatetta ja kaksi vuotta myöhemmin kehitti sen pohjalta "yhden ulotteen hydraulisen integraattorin" - IG-1. Sen suunnittelu oli nerokkaasti yksinkertainen: astian vesitilavuus oli kiinteä osa toimintoa, joka kuvaa nesteen virtausta astiaan. Jos astia on varustettu tilavuusyksiköillä varustetulla vaa'alla, niin saadaan nesteen tilavuusvirtauksen yksinkertaisin integraattori. Ensimmäiset esimerkit tina- ja lasiputkista tehdyistä integraattoreista voisivat ratkaista vain yhden ongelman.
Mainosvideo:
Myöhemmin Lukyanov paransi suunnittelua. Pääyksikkö oli erisuuruisia pystysuuntaisia astioita, jotka oli liitetty toisiinsa putkilla, joiden hydraulinen vastus vaihteli. Putket liitettiin myös liikkuviin astioihin. Nostamalla ja laskemalla ne muuttivat vedenpainetta pääastioissa. Vaihtelemalla suonien järjestelyä oli mahdollista säätää nesteen liikettä erilaisiin yhtälöihin.
Ennen työn aloittamista tutkijat laativat prosessille laskentakaavion. Sitten astian rakenne koottiin. Laitteen osien väliset suhteet määritettiin samoilla kaavoilla. Eri prosesseja voitaisiin simuloida kaatamalla neste. Ja ei vain konkreettisten töiden laatua. Vuonna 1941 Vladimir Lukyanov paransi vesintegraattoriaan. Nyt hän alkoi ratkaista kaksiulotteisia ja myöhemmin - ja kolmiulotteisia ongelmia.
Uudet näytteet
Vuonna 1949 Neuvostoliiton ministerineuvoston asetuksella perustettiin erityinen NIISchetmash Moskovaan. Hän valitsi tuotantoon uusia tietotekniikkamalleja. Yksi ensimmäisistä valittavista oli Lukyanov-hydrointegraattori. Suunnittelun yksinkertaisuus ja korkea toiminnan luotettavuus puhuivat hänen edukseen. Vuonna 1951 Lukyanov sai Neuvostoliiton valtion palkinnon "vesitietokoneen" luomisesta. Mutta heidän vapautumisensa alkoivat vasta vuonna 1955. Neuvostoliiton lisäksi laite toimitettiin Tšekkoslovakiaan, Puolaan, Bulgariaan ja Kiinaan.
1960–1970-luvulla integraattoria Lukjanovia käytettiin Karakumin kanavan ja Baikal-Amur-pääjohdon projektin tieteellisiin laskelmiin. Laitteita käytettiin menestyksekkäästi myös geologiassa, kaivoksen rakentamisessa, rakennusten lämpöfysiikassa, metallurgiassa jne. Hydrointegraattorin laskelmia maailman ensimmäisen vesivoimalan teräsbetonilohkojen valmistuksessa Saratovin betonielementistä voitiin pitää esimerkkeinä. Siellä oli tarpeen luoda tekniikka noin kolmen tuhannen kappaleen valmistamiseksi, joiden paino oli jopa 200 tonnia. Lohkojen piti kypsyä murtumatta kaikkina vuodenaikoina ja asettua nopeasti paikalleen. Tuloksena laskettiin ja luotiin ainutlaatuinen tekniikka korkealaatuisten lohkojen valmistukseen.
Lukyanov-hydrointegraattori oli pitkään tehokkaampi kuin lamppuihin ja transistoreihin perustuva tietokone. Mutta 1970-luvulla puolijohdeteknologian kehitys tuntui itsestään. Ja 1980-luvulla heidän edukseen tuli kiistaton, ja "vesitietokoneet" antoivat heille tilaa. Nykyään IGL: n työnäyte on nähtävissä vain Moskovan ammattikorkeakoulumuseossa.
Aleksei ANIKIN