Sõna otseses mõttes sain just teada absoluutselt hämmastavast seadmest - veearvutist. Lukjanovi hüdrauliline integraator - maailma esimene arvutusmasin osaliste diferentsiaalvõrrandite lahendamiseks - oli poole sajandi jooksul ainus arvutusvahend, mis oli seotud paljude matemaatilise füüsika probleemidega.
1936. aastal lõi ta arvutusmasina, milles kõik matemaatilised toimingud tehti voolava veega. Kas olete sellest kuulnud?
Esimene hüdrointegraator IG-1 oli loodud kõige lihtsamate - ühemõõtmeliste probleemide lahendamiseks. 1941. aastal kavandati kahemõõtmeline hüdrauliline integraator eraldi sektsioonide kujul. Seejärel modifitseeriti integraatorit kolmemõõtmeliste probleemide lahendamiseks.
Pärast masstootmise korraldamist hakati integraatoreid eksportima välismaale: Tšehhoslovakkiasse, Poolasse, Bulgaariasse ja Hiinasse. Kuid nad said meie riigis kõige suurema leviku. Nende abiga viidi asula "Mirny" alal läbi teaduslik uurimistöö, Karakumi kanali ja Baikali-Amuuri magistraalliini projekti arvutused. Hüdrointegraatoreid on edukalt kasutatud kaevanduste ehitamisel, geoloogias, ehituse termofüüsikas, metallurgias, raketis ja paljudes teistes valdkondades.
Esimesed 50ndate alguses ilmunud digitaalsed elektroonilised arvutid (DECM) ei suutnud "vee" masinaga võistelda. Hüdrointegraatori peamised eelised on arvutusprotsessi selgus, disaini ja programmeerimise lihtsus. Esimese ja teise põlvkonna arvutid olid kallid, neil oli madal jõudlus, väike mälumaht, piiratud arv perifeerseid seadmeid, halvasti arenenud tarkvara ja vajasid kvalifitseeritud hooldust. Eelkõige lahendati igikeltsa probleemid hõlpsalt ja kiiresti hüdrointegraatoril ja arvutis - suurte raskustega. 1970. aastate keskel kasutati hüdraulilisi integraatoreid 115 tööstus-, teadus- ja haridusorganisatsioonis, mis asusid meie riigi 40 linnas. Ainult 80ndate alguses olid väikesed, odavad,kiirete ja mälumahuga digitaalarvutitega, kattes täielikult hüdrointegraatori võimalused.
Ja natuke veel neile, keda huvitavad detailid.
Reklaamvideo:
Hüdrointegraatori loomise dikteeris keeruline inseneriprobleem, millega noor spetsialist V. Lukyanov esimesel tööaastal silmitsi seisis.
Pärast Moskva raudteeinseneride instituudi (MIIT) lõpetamist saadeti Lukjanov Troitski-Orski ja Kartaly-Magnitnaja (nüüd Magnitogorsk) raudtee ehitamiseks.
1920. ja 1930. aastatel oli raudteede ehitamine aeglane. Peamised töövahendid olid kühvel, kork ja käru ning kaevetööd ja betoneerimine viidi läbi ainult suvel. Kuid tööde kvaliteet püsis endiselt madal, tekkisid praod - raudbetoonkonstruktsioonide nuhtlus.
Lukjanovi huvitas betooni pragude põhjused. Tema oletus temperatuuride päritolu kohta on ekspertide skeptiline. Noor insener alustab betooni müüritise temperatuurirežiimide uurimist, sõltuvalt betooni koostisest, kasutatavast tsemendist, töö tehnoloogiast ja välistest tingimustest. Soojusvoogude jaotust kirjeldavad keerulised seosed temperatuuri ja betooni omaduste vahel, mis aja jooksul muutuvad. Neid suhteid väljendavad nn osalised diferentsiaalvõrrandid. Sel ajal (1928) eksisteerinud arvutusmeetodid ei suutnud siiski anda kiiret ja täpset lahendust.
Otsides võimalusi probleemi lahendamiseks, pöördub Lukjanov matemaatikute ja inseneride tööde poole. Ta leiab väljapaistvate vene teadlaste - akadeemikute A. N. Krylov, N. N. Pavlovsky ja M. V. Kirpichevi - töödes õige suuna.
Laevaehitusinsener, mehaanik, füüsik ja matemaatik akadeemik Aleksei Nikolajevitš Krylov (1863-1945) ehitas 1910. aasta lõpus ainulaadse mehaanilise analoogarvutusmasina - diferentsiaalintegraatori 4. järgu tavaliste diferentsiaalvõrrandite lahendamiseks.
Akadeemik Nikolai Nikolaevich Pavlovsky (1884-1937) tegeles hüdraulikaga. 1918. aastal tõestas ta võimalust asendada üks füüsiline protsess teisega, kui neid kirjeldatakse sama võrrandiga (modelleerimise analoogia põhimõte).
Akadeemik Mihhail Viktorovitš Kiritšev (1879-1955) - soojustehnika spetsialist - töötas välja tööstusrajatiste modelleerimisprotsesside teooria - kohaliku termilise modelleerimise meetodi. See meetod võimaldas laboratoorsetes tingimustes suurtes tööstusrajatistes täheldatud nähtusi reprodutseerida.
Lukjanov suutis üldistada suurte teadlaste ideid: mudel on matemaatilise tõe kõrgeim visualiseerimisaste. Pärast uuringute läbiviimist ja veendumist, et veevoolu ja soojuse levimise seadused on suuresti sarnased, järeldas ta, et vesi võib olla termilise protsessi mudel. 1934. aastal pakkus Lukyanov välja ebameeldivate protsesside arvutuste mehhaniseerimiseks täiesti uue meetodi - hüdrauliliste analoogiate meetodi ja aasta hiljem lõi meetodi demonstreerimiseks termilise hüdraulilise mudeli. See primitiivne seade, mis on valmistatud katuseraudadest, lehtmetallist ja klaasist torudest, lahendas edukalt betooni temperatuuritingimuste uurimise probleemi.
Selle põhiseade oli teatava mahutavusega vertikaalsed põhianumad, mis olid ühendatud muutuva hüdraulilise takistusega torudega ja ühendatud liikuvate anumatega. Neid üles tõstes ja langetades muutsid nad peamistes anumates veesurvet. Arvestusprotsessi algust või peatust viisid üldjuhtimisega kraanad.
1936. aastal pandi tööle maailma esimene arvutusmasin osaliste diferentsiaalvõrrandite lahendamiseks, Lukjanovi hüdrauliline integraator.
Hüdrointegraatori probleemi lahendamiseks oli vaja:
1) koostab uuritava protsessi kujundusskeemi;
2) selle skeemi põhjal ühendage anumad, määrake ja valige torude hüdraulilise takistuse väärtused;
3) arvutab vajaliku väärtuse algväärtused;
4) joonistada modelleeritud protsessi välistingimuste muutuste graafik.
Pärast seda seati algväärtused: suletud kraanidega põhi- ja teisaldatavad anumad täideti veega kuni arvutatud tasemeni ja märgistati piezomeetrite (mõõtetorude) taha kinnitatud graafikpaberile - saadi omamoodi kõver. Seejärel avati kõik kraanid üheaegselt ja teadlane muutis liikuvate anumate kõrgust vastavalt simuleeritud protsessi välistingimuste muutuste ajakavale. Sel juhul varieerus veemahuti põhianumates sama seaduse kohaselt kui temperatuur. Vedeliku tase pietsomeetrites muutus, õigel ajal olid kraanid kinni, peatades protsessi ja tasemete uued positsioonid märgistati graafikpaberile. Nende märkide põhjal ehitati graafik, mis oli probleemi lahendus.
Hüdrointegraatori võimalused osutusid ebaharilikult laiaks ja paljutõotavaks. 1938. aastal asutas V. S. Luk'yanov hüdrauliliste analoogiate labori, millest sai peagi põhiline organisatsioon meetodi tutvustamiseks riigi rahvamajanduses. Ta jäi selle labori juhatajaks nelikümmend aastat.
Hüdraulilise analoogia meetodi laialdase kasutamise peamine tingimus oli hüdraulilise integraatori täiustamine. Praktilises rakenduses mugava kujunduse loomine võimaldas lahendada erinevat tüüpi probleeme - ühemõõtmeline, kahemõõtmeline ja kolmemõõtmeline. Näiteks on veevool sirgjoonelistes piirides ühemõõtmeline. Kahemõõtmelist liikumist täheldatakse suurte jõe paindealadel, saarte ja poolsaarte lähedal ning põhjavesi levib kolmes mõõtmes.
Esimene hüdrointegraator IG-1 oli loodud kõige lihtsamate - ühemõõtmeliste - ülesannete lahendamiseks. 1941. aastal kavandati kahemõõtmeline hüdrauliline integraator eraldi sektsioonide kujul.
1949. aastal loodi Moskvas NSV Liidu Ministrite Nõukogu otsusega spetsiaalne instituut "NIISCHETMASH", mis sai valiku ja valmistus arvutitehnoloogia uute mudelite seeriatootmiseks. Üks esimesi selliseid masinaid oli hüdrointegraator. Kuue aasta jooksul on instituut välja töötanud selle uue kujunduse standardsetest ühendatud plokkidest ning Ryazani arvutus- ja analüüsimasinate tehases algas nende seeriatootmine tehase kaubamärgiga IGL (Lukjanovi hüdrosüsteemi integraator). Varem ehitati Moskva arvutus- ja analüüsimasinate (CAM) tehasesse üksikuid hüdraulilisi integraatoreid. Tootmisprotsessi käigus muudeti sektsioone kolmemõõtmeliste probleemide lahendamiseks.
1951. aastal omistati V. S. Lukjanovile riiklik preemia hüdrointegraatorite pere loomise eest.
Pärast masstootmise korraldamist hakati integraatoreid eksportima välismaale: Tšehhoslovakkiasse, Poolasse, Bulgaariasse ja Hiinasse. Kuid nad said meie riigis kõige suurema leviku. Nende abiga viidi asula "Mirny" alal läbi teaduslik uurimistöö, Karakumi kanali ja Baikali-Amuuri magistraalliini projekti arvutused. Hüdrointegraatoreid on edukalt kasutatud kaevanduste ehitamisel, geoloogias, ehituse termofüüsikas, metallurgias, raketis ja paljudes teistes valdkondades.
Hüdroanaloogiate meetodi efektiivsus maailma esimese hüdroelektrijaama raudbetoonplokkide valmistamisel monteeritavast betoonist - Saratovi hüdroelektrijaama im. Lenin Komsomol (1956-1970). See pidi välja töötama tootmistehnoloogia umbes kolme tuhande tohutu ploki jaoks, mis kaaluvad kuni 200 tonni. Plokid pidid igal aastaajal kiiresti valmima, ilma et tootmisliinil praguneks, ja need tuleb kohe oma kohale paigaldada. Temperatuuri režiimi väga keerulised arvutused, võttes arvesse kõveneva betooni omaduste ja elektrikütte tingimuste pidevat muutumist, tehti õigeaegselt ja vajalikus mahus ainult tänu Lukjanovi hüdrointegraatoritele. Teoreetilised arvutused koos katsetega katsepaigas ja tootmises võimaldasid välja töötada laitmatu kvaliteediga plokkide valmistamise tehnoloogia.
Esimesed 50ndate alguses ilmunud digitaalsed elektroonilised arvutid (DECM) ei suutnud "vee" masinaga võistelda. Hüdrointegraatori peamised eelised on arvutusprotsessi selgus, disaini ja programmeerimise lihtsus. Esimese ja teise põlvkonna arvutid olid kallid, neil oli madal jõudlus, väike mälumaht, piiratud arv perifeerseid seadmeid, halvasti arenenud tarkvara ja vajasid kvalifitseeritud hooldust. Eelkõige lahendati igikeltsa probleemid hõlpsalt ja kiiresti hüdrointegraatoril ja arvutis - suurte raskustega. Lisaks aitas hüdrauliliste analoogiate meetodi esialgne rakendamine probleemi sõnastada, soovitada arvutiprogrammeerimise viisi ja isegi juhtida seda, et vältida suuri vigu.1970. aastate keskel kasutati hüdraulilisi integraatoreid 115 tööstus-, teadus- ja haridusorganisatsioonis, mis asusid meie riigi 40 linnas. Alles 80ndate alguses ilmusid väikese kiirusega ja suure mälumahuga odavad digitaalarvutid, kattudes täielikult hüdrointegraatori võimalustega.
Moskva Polütehnikumuuseumi analoogmasinate kollektsioonis on esitatud kaks Lukjanovi hüdrointegraatorit. Need on haruldased suure ajaloolise väärtusega eksponaadid, teaduse ja tehnika monumendid. Originaalarvutid pakuvad külastajatele pidevat huvi ja on informaatikaosakonna kõige väärtuslikumate eksponaatide hulgas.
