In unserer Zeit der digitalen Technologien ist es schwer vorstellbar, dass Computersysteme nicht auf Halbleitern, sondern auf Wasser implementiert werden können. Ein solcher Hydrointegrator wurde jedoch vom sowjetischen Ingenieur Vladimir Lukyanov entwickelt und erfolgreich angewendet.
In den 1930er Jahren wurde der Bau von Eisenbahnen mit einem Pickel, einer Schaufel und einer Schubkarre durchgeführt. Konkrete Arbeiten waren nirgends schlimmer. Zementqualität, Zusammensetzung, Verlegetemperatur - Die Qualität des Betons hing direkt von der Anzahl der Komponenten ab. Im Winter brach und brach solcher Beton zusammen.
Gewöhnliches Genie
1925 kam ein junger Gleisingenieur Vladimir Lukyanov, um die Eisenbahn Troitsk-Orsk zu bauen. Aufgrund der unvorhersehbaren Qualität der Betonzusammensetzungen wurde das Betonieren nur im Sommer durchgeführt. Niedrige Temperaturen führten zu einer Verschlechterung und Zerstörung des Betons.
Um die Abhängigkeit der Betonqualität von der Temperatur zu verstehen, verwendete Lukyanov partielle Differentialgleichungen.
In seiner Arbeit wandte sich Lukyanov den Arbeiten anderer Wissenschaftler zu: Pavlovsky, Krylov und Kirpichev. Insbesondere Krylov schuf 1910 einen einzigartigen mechanischen Computer - einen Differentialintegrator, der es ermöglichte, gewöhnliche Differentialgleichungen 4. Ordnung zu lösen. Und der Akademiker Pawlowski hat 1918 bewiesen, dass physikalische Prozesse, die durch dieselbe Gleichung beschrieben werden, ersetzt werden können. Der Verdienst des Akademikers Kirpichev bestand in der Schaffung einer Methode zur lokalen thermischen Modellierung.
Lukyanov fasste diese Entwicklungen zusammen und kam zu dem Schluss, dass die Bewegung von Wasser die Ausbreitung von Wärme simulieren kann. 1934 beschrieb er das Prinzip der Hydrauliktechnologie und entwickelte zwei Jahre später auf dieser Grundlage einen "eindimensionalen Hydraulikintegrator" - IG-1. Das Design war genial einfach: Das Wasservolumen in einem Gefäß war ein wesentlicher Bestandteil der Funktion, die den Flüssigkeitsfluss in dieses Gefäß beschreibt. Wenn das Gefäß mit einer Waage mit Volumeneinheiten versehen ist, wird der einfachste Integrator des Volumenstroms der Flüssigkeit erhalten. Die ersten Beispiele für Integratoren aus Zinn- und Glasröhren konnten nur ein Problem lösen.
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Später verbesserte Lukyanov das Design. Die Haupteinheit waren vertikale Gefäße mit unterschiedlichem Volumen, die durch Rohre mit variablem Hydraulikwiderstand miteinander verbunden waren. Die Rohre waren auch mit den beweglichen Gefäßen verbunden. Sie hoben und senkten sie und veränderten den Wasserdruck in den Hauptgefäßen. Durch Variation der Anordnung der Gefäße war es möglich, die Bewegung des Fluids an verschiedene Gleichungen anzupassen.
Vor Beginn der Arbeiten erstellten die Wissenschaftler ein Berechnungsschema für den Prozess. Dann wurde die Gefäßstruktur zusammengebaut. Die Beziehungen zwischen den Teilen des Geräts wurden nach denselben Formeln bestimmt. Durch Eingießen der Flüssigkeit könnten verschiedene Prozesse simuliert werden. Und nicht nur die Qualität der Betonarbeit. 1941 verbesserte Vladimir Lukyanov seinen Hydrointegrator. Jetzt begann er zweidimensionale Probleme zu lösen und später - und dreidimensional.
Neue Proben
1949 wurde durch ein Dekret des Ministerrates der UdSSR in Moskau ein spezieller NIISchetmash geschaffen. Er wählte neue Modelle der Computertechnologie für die Produktion aus. Einer der ersten, der ausgewählt wurde, war der Lukyanov-Hydrointegrator. Die Einfachheit des Designs und die hohe Zuverlässigkeit des Betriebs sprachen für ihn. 1951 erhielt Lukyanov den Staatspreis der UdSSR für die Schaffung eines "Wassercomputers". Ihre Freilassung begann jedoch erst 1955. Neben der UdSSR wurde das Gerät in die Tschechoslowakei, nach Polen, Bulgarien und China geliefert.
In den 1960er und 1970er Jahren wurde der Integrator Lukyanov für wissenschaftliche Berechnungen des Projekts des Karakum-Kanals und der Baikal-Amur-Hauptstrecke verwendet. Die Geräte wurden auch erfolgreich in den Bereichen Geologie, Minenbau, Gebäudewärmephysik, Metallurgie usw. eingesetzt. Die Berechnungen des Hydrointegrators bei der Herstellung von Stahlbetonblöcken des weltweit ersten Wasserkraftwerks aus Betonfertigteilen in Saratow konnten als beispielhaft angesehen werden. Dort musste eine Technologie zur Herstellung von etwa dreitausend Blöcken mit einem Gewicht von bis zu 200 Tonnen geschaffen werden. Die Blöcke mussten zu jeder Jahreszeit reifen, ohne zu reißen, und sich schnell vor Ort aufstellen. Als Ergebnis wurde eine einzigartige Technologie zur Herstellung hochwertiger Blöcke berechnet und erstellt.
Der Lukyanov-Hydrointegrator war lange Zeit effizienter als ein Computer, der auf Lampen und Transistoren basiert. In den 1970er Jahren machte sich der Fortschritt der Halbleitertechnologie bemerkbar. Und in den 1980er Jahren wurde ihr Vorteil unbestreitbar, und "Wassercomputer" machten ihnen Platz. Eine Arbeitsprobe der IGL ist heute nur noch im Polytechnischen Museum von Moskau zu sehen.
Alexey ANIKIN