In ons tijdperk van digitale technologieën is het moeilijk voor te stellen dat computersystemen niet op halfgeleiders kunnen worden geïmplementeerd, maar op water. Maar juist zo'n hydro-integrator werd ontwikkeld en met succes toegepast door de Sovjet-ingenieur Vladimir Lukyanov.
In de jaren dertig werden spoorwegen aangelegd met een houweel, een schop en een kruiwagen. Betonwerk was nergens erger. Cementkwaliteit, samenstelling, legtemperatuur - de kwaliteit van beton was rechtstreeks afhankelijk van het aantal componenten. In de winter barstte en stortte dergelijk beton in.
Gewoon genie
In 1925 arriveerde een jonge spooringenieur Vladimir Lukyanov om de Troitsk-Orsk-spoorweg te bouwen. Vanwege de onvoorspelbare kwaliteit van betonsamenstellingen werd alleen in de zomer betonneerd. Lage temperaturen leidden tot aantasting en vernietiging van het beton.
In een poging de afhankelijkheid van betonkwaliteit van temperatuur te begrijpen, gebruikte Lukyanov partiële differentiaalvergelijkingen.
In zijn werk wendde Lukyanov zich tot de werken van andere wetenschappers: Pavlovsky, Krylov en Kirpichev. In het bijzonder creëerde Krylov in 1910 een unieke mechanische computer - een differentiaalintegrator, die het mogelijk maakte om gewone differentiaalvergelijkingen van de 4e orde op te lossen. En academicus Pavlovsky bewees in 1918 dat als fysieke processen worden beschreven door dezelfde vergelijking, ze kunnen worden vervangen. De verdienste van academicus Kirpichev was het creëren van een methode voor lokale thermische modellering.
Samenvattend deze ontwikkelingen, kwam Lukyanov tot de conclusie dat de beweging van water de verspreiding van warmte kan simuleren. In 1934 beschreef hij het principe van hydraulische technologie, en twee jaar later ontwikkelde hij op basis daarvan een "eendimensionale hydraulische integrator" - IG-1. Het ontwerp was ingenieus eenvoudig: het watervolume in een vat was een integraal onderdeel van de functie die de vloeistofstroom in dit vat beschrijft. Als het vat is voorzien van een weegschaal met volume-eenheden, wordt de eenvoudigste integrator van het volumetrische debiet van de vloeistof verkregen. De eerste voorbeelden van integratoren gemaakt van tinnen en glazen buizen konden maar één probleem oplossen.
Promotie video:
Later verbeterde Lukyanov het ontwerp. De hoofdeenheid bestond uit verticale vaten van verschillende volumes, onderling verbonden door buizen met variabele hydraulische weerstand. De buizen waren ook verbonden met de bewegende schepen. Door ze omhoog en omlaag te brengen, veranderden ze de waterdruk in de hoofdvaten. Door de opstelling van de vaten te variëren, was het mogelijk om de beweging van de vloeistof aan te passen aan verschillende vergelijkingen.
Voordat ze aan het werk gingen, stelden wetenschappers een berekeningsschema voor het proces op. Vervolgens werd de vatconstructie gemonteerd. De relaties tussen de onderdelen van het apparaat werden bepaald door dezelfde formules. Verschillende processen kunnen worden gesimuleerd door de vloeistof te gieten. En niet alleen de kwaliteit van betonwerk. In 1941 verbeterde Vladimir Lukyanov zijn hydro-integrator. Nu begon hij tweedimensionale problemen op te lossen, en later - en driedimensionaal.
Nieuwe voorbeelden
In 1949 werd bij decreet van de Raad van Ministers van de USSR een speciale NIISchetmash gecreëerd in Moskou. Hij selecteerde nieuwe modellen van computertechnologie voor productie. Een van de eersten die werd geselecteerd, was de Lukyanov-hydrointegrator. Eenvoud van ontwerp en hoge betrouwbaarheid van de werking spraken in zijn voordeel. In 1951 ontving Lukyanov de staatsprijs van de USSR voor de oprichting van een "watercomputer". Maar hun vrijlating begon pas in 1955. Naast de USSR werd het apparaat geleverd aan Tsjecho-Slowakije, Polen, Bulgarije en China.
In de jaren 1960-1970 werd de integrator Lukyanov gebruikt voor wetenschappelijke berekeningen van het project van het Karakum-kanaal en de Baikal-Amur Mainline. De apparaten werden ook met succes gebruikt in de geologie, mijnbouw, thermische fysica, metallurgie, enz. De berekeningen van de hydro-integrator bij de vervaardiging van blokken van gewapend beton van 's werelds eerste waterkrachtcentrale uit geprefabriceerd beton in Saratov kunnen als voorbeeldig worden beschouwd. Daar was het nodig om een technologie te creëren voor de vervaardiging van ongeveer drieduizend blokken met een gewicht tot 200 ton. De blokken moesten in alle seizoenen rijpen zonder te barsten en snel ter plaatse opgebouwd. Als resultaat werd een unieke technologie berekend en gecreëerd voor de productie van hoogwaardige blokken.
De Lukyanov-hydrointegrator was lange tijd efficiënter dan een computer op basis van lampen en transistors. Maar in de jaren zeventig was de vooruitgang van de halfgeleidertechnologie voelbaar. En in de jaren tachtig werd hun voordeel onmiskenbaar en maakten ‘watercomputers’ plaats voor hen. Tegenwoordig is een werkend exemplaar van de IGL alleen te zien in het Polytechnisch Museum van Moskou.
Alexey ANIKIN