В нашата ера на цифровите технологии е трудно да си представим, че изчислителните системи могат да бъдат внедрени не на полупроводници, а на вода. Но точно такъв хидроинтегратор е разработен и успешно приложен от съветския инженер Владимир Лукянов.
През 30-те години строителството на железниците се извършва с помощта на мотика, лопата и количка. Бетонната работа не беше никъде по-лоша. Цимент, клас, състав, температура на полагане - качеството на бетона директно зависи от броя на компонентите. През зимата такъв бетон се напука и се срути.
Обикновеният гений
През 1925 г. млад железопътен инженер Владимир Лукянов пристига, за да строи железницата Троицк-Орск. Поради непредвидимото качество на бетонните състави бетонирането се извършва само през лятото. Ниските температури доведоха до влошаване на бетона и разрушаване.
В опит да разбере зависимостта на качеството на бетона от температурата, Лукянов използва частични диференциални уравнения.
В работата си Лукянов се насочи към трудовете на други учени: Павловски, Крилов и Кирпичев. По-специално, Крилов през 1910 г. създава уникален механичен компютър - диференциален интегратор, който дава възможност за решаване на обикновени диференциални уравнения от 4-ти ред. И академик Павловски през 1918 г. доказа, че ако физическите процеси са описани от едно и също уравнение, тогава те могат да бъдат заменени. Заслугата на академик Кирпичев беше в създаването на метод за локално термично моделиране.
Обобщавайки тези развития, Лукянов стигна до извода, че движението на водата може да симулира разпространението на топлина. През 1934 г. той описва принципа на хидравличната технология, а две години по-късно на нейната основа разработва "едномерен хидравличен интегратор" - IG-1. Дизайнът му беше гениално прост: обемът на водата в съд е неразделна част от функцията, описваща потока на течността в този съд. Ако съдът е снабден с мащаб с обемни единици, тогава ще се получи най-простият интегратор на обемния дебит на течността. Първите примери за интегратори, изработени от калай и стъклени тръби, биха могли да решат само един проблем.
Промоционално видео:
По-късно Лукянов подобри дизайна. Основната единица бяха вертикални съдове с различен обем, свързани помежду си с тръби с променливо хидравлично съпротивление. Тръбите също бяха свързани с подвижните съдове. Повдигайки и спускайки ги, те промениха налягането на водата в основните съдове. Чрез промяна на разположението на съдовете беше възможно да се регулира движението на течността в различни уравнения.
Преди да започнат работа, учените съставят схема за изчисляване на процеса. Тогава структурата на съда беше сглобена. Връзките между частите на устройството бяха определени по същите формули. Различните процеси могат да бъдат симулирани чрез изливане на течността. И не само качеството на бетонната работа. През 1941 г. Владимир Лукянов подобрява своя хидроинтегратор. Сега той започна да решава двумерни проблеми, а по-късно - и триизмерни.
Нови проби
През 1949 г. с постановление на Министерския съвет на СССР в Москва е създаден специален NIISchetmash. Той подбира нови модели на компютърна техника за производство. Един от първите избрани беше хидроинтеграторът Лукянов. Простотата на дизайна и високата надеждност на работа говорили в негова полза. През 1951 г. Лукянов е удостоен с Държавната награда на СССР за създаването на "воден компютър". Но освобождаването им започва едва през 1955 година. В допълнение към СССР устройството се доставя в Чехословакия, Полша, България и Китай.
През 1960-1970 г. интеграторът Лукянов е използван за научни изчисления на проекта на Каракумския канал и магистралата Байкал-Амур. Устройствата успешно се използват и в геологията, строителството на рудници, термичната физика на сградите, металургията и др. Изчисленията на хидроинтегратора при производството на стоманобетонни блокове на първата в света водноелектрическа централа от сглобяем бетон в Саратов могат да се считат за примерни. Там беше необходимо да се създаде технология за производството на около три хиляди блока с тегло до 200 тона. Блоковете трябваше да узреят, без да се спукат през всички сезони и бързо се настроиха на място. В резултат на това беше изчислена и създадена уникална технология за производство на висококачествени блокове.
Дълго време хидроинтеграторът Лукянов беше по-ефективен от компютър, базиран на лампи и транзистори. Но през 70-те години напредъкът на полупроводниковата технология се усети. И през 80-те години предимството им става неоспоримо и „водните компютри“им отстъпват. Днес работеща извадка от IGL може да се види само в Политехническия музей в Москва.
Алексей АНИКИН