I vores tidsalder med digitale teknologier er det vanskeligt at forestille sig, at computersystemer ikke kan implementeres på halvledere, men på vand. Men netop sådan en hydrointegrator blev udviklet og med succes anvendt af den sovjetiske ingeniør Vladimir Lukyanov.
I 1930'erne blev bygningen af jernbaner udført ved hjælp af en pluk, en spade og en trillebør. Betonarbejde var intet andet værre. Cementkvalitet, sammensætning, æglæggelsestemperatur - kvaliteten af beton var direkte afhængig af antallet af komponenter. Om vinteren krakede sådan beton sammen og kollapsede.
Almindeligt geni
I 1925 ankom en ung sporingeniør Vladimir Lukyanov for at bygge Troitsk-Orsk jernbanen. På grund af den uforudsigelige kvalitet af betonsammensætninger blev betonning kun udført om sommeren. Lave temperaturer førte til konkret forringelse og ødelæggelse.
I et forsøg på at forstå afhængigheden af betonkvalitet af temperaturen anvendte Lukyanov partielle differentialligninger.
I sit arbejde vendte Lukyanov sig mod andre forskeres værker: Pavlovsky, Krylov og Kirpichev. Især oprettede Krylov i 1910 en unik mekanisk computer - en differentiell integrator, som gjorde det muligt at løse almindelige differentialligninger af 4. orden. Og akademiker Pavlovsky i 1918 beviste, at hvis fysiske processer beskrives ved den samme ligning, så kan de udskiftes. Akademiker Kirpichevs fortjeneste var i skabelsen af en metode til lokal termisk modellering.
Som opsummering af denne udvikling kom Lukyanov til den konklusion, at vandets bevægelse kan simulere spredningen af varme. I 1934 beskrev han princippet om hydraulisk teknologi, og to år senere på grundlag heraf udviklede han en "en-dimensionel hydraulisk integrator" - IG-1. Dens design var genialt simpelt: vandmængden i et kar var en integreret del af den funktion, der beskrev væskestrømmen ind i dette kar. Hvis karret er forsynet med en skala med volumenheder, opnås den enkleste integrator af væskens volumetriske strømningshastighed. De første eksempler på integratorer fremstillet af tin- og glasrør kunne kun løse et problem.
Salgsfremmende video:
Senere forbedrede Lukyanov designet. Hovedenheden var lodrette kar med forskellige volumener, forbundet med rør med variabel hydraulisk modstand. Rørene var også forbundet til de bevægelige fartøjer. Ved at hæve og sænke dem ændrede de vandtrykket i de vigtigste kar. Ved at variere arrangeringen af karene var det muligt at justere fluidets bevægelse til forskellige ligninger.
Før forskningsarbejdet startede, udarbejdede forskere et beregningsskema for processen. Derefter blev karstrukturen samlet. Forholdene mellem delene af enheden blev bestemt ved de samme formler. Forskellige processer kunne simuleres ved at hælde væsken. Og ikke kun kvaliteten af betonarbejdet. I 1941 forbedrede Vladimir Lukyanov sin hydrointegrator. Nu begyndte han at løse to-dimensionelle problemer og senere - og tredimensionelt.
Nye prøver
I 1949 blev der ved et dekret fra Ministerrådet for Sovjetunionen oprettet en særlig NIISchetmash i Moskva. Han valgte nye modeller af computerteknologi til produktion. En af de første, der blev valgt, var Lukyanov-hydrointegrator. Enkelhed i design og høj driftssikkerhed talte til fordel for ham. I 1951 blev Lukyanov tildelt USSR's statspris for oprettelsen af en "vandcomputer". Men deres frigivelse begyndte først i 1955. Foruden Sovjetunionen blev enheden leveret til Tjekkoslovakiet, Polen, Bulgarien og Kina.
I 1960-1970'erne blev integratoren Lukyanov brugt til videnskabelige beregninger af projektet ved Karakum-kanalen og Baikal-Amur Mainline. Enhederne blev også med succes anvendt inden for geologi, minekonstruktion, bygning af termisk fysik, metallurgi osv. Beregningerne af hydrointegratoren ved fremstilling af armeret betonblokke i verdens første vandkraftværk fra præfabrikeret beton i Saratov kunne betragtes som eksempler. Der var det nødvendigt at skabe en teknologi til fremstilling af omkring tre tusind blokke, der vejer op til 200 tons. Blokkene måtte modnes uden at revne i alle sæsoner og hurtigt opsættes på stedet. Som et resultat blev en unik teknologi til produktion af blokke af høj kvalitet beregnet og oprettet.
I lang tid var Lukyanov-hydrointegrator mere effektiv end en computer baseret på lamper og transistorer. Men i 1970'erne gjorde fremgangen med halvlederteknologi sig gældende. Og i 1980'erne blev deres fordel ubestridelig, og "vandcomputere" gav plads for dem. I dag kan en arbejdseksempel af IGL kun ses i det polytekniske museum i Moskva.
Alexey ANIKIN