Интересные факты

Интересные факты


Наука и Техника

Наука и Техника

Малоизвестные страницы нашей истории

Есть многое на свете, друг Горацио, что и не снилось нашим мудрецам.
(Трагедия Шекспира «Гамлет»)

 

Шедевр советской инженерии — компьютер на воде

11 марта 2017 г.

 

Юзерпик     Автор: masterok

 

Буквально только сейчас узнал о совершенно потрясающем устройстве – водяном компьютере. Гидравлический интегратор Лукьянова — первая в мире вычислительная машина для решения дифференциальных уравнений в частных производных — на протяжении полувека был единственным средством вычислений, связанных с широким кругом задач математической физики.

В 1936 году он создал вычислительную машину, все математические операции в которой выполняла текущая вода. Слышали ли вы о таком?

Первый гидроинтегратор ИГ-1 был предназначен для решения наиболее простых – одномерных задач. В 1941 году сконструирован двухмерный гидравлический интегратор в виде отдельных секций. В последствии интегратор был модифицирован для решения трехмерных задач.

После организации серийного производства интеграторы стали экспортироваться за границу: в Чехословакию, Польшу, Болгарию и Китай. Но самое большое распространение они получили в нашей стране. С их помощью провели научные исследования в поселке «Мирный», расчеты проекта Каракумского канала и Байкало-Амурской магистрали. Гидроинтеграторы успешно использовались в шахтостроении, геологии, строительной теплофизике, металлургии, ракетостроении и во многих других областях.

Появившиеся в начале 50-х годов первые цифровые электронно-вычислительные машины (ЦЭВМ) не могли составить конкуренции «водяной» машине. Основные преимущества гидроинтегратора — наглядность процесса расчета, простота конструкции и программирования. ЭВМ первого и второго поколений были дороги, имели невысокую производительность, малый объем памяти, ограниченный набор периферийного оборудования, слабо развитое программное обеспечение, требовали квалифицированного обслуживания. В частности, задачи мерзлотоведения легко и быстро решались на гидроинтеграторе, а на ЭВМ — с большими сложностями. В середине 1970-х годов гидравлические интеграторы применялись в 115 производственных, научных и учебных организациях, расположенных в 40 городах нашей страны. Только в начале 80-х годов появились малогабаритные, дешевые, с большим быстродействием и объемом памяти цифровые ЭВМ, полностью перекрывающие возможности гидроинтегратора.

И еще немного для тех, кому интересны подробности.

Создание гидроинтегратора продиктовано сложной инженерной задачей, с которой молодой специалист В. Лукьянов столкнулся в первый же год работы.

После окончания Московского института инженеров путей сообщения (МИИТ) Лукьянов был направлен на постройку железных дорог Троицк-Орск и Карталы-Магнитная (ныне Магнитогорск).

В 20-30-е годы строительство железных дорог велось медленно. Основными рабочими инструментами были лопата, кирка и тачка, а земляные работы и бетонирование производились только летом. Но качество работ все равно оставалось невысоким, появлялись трещины — бич железобетонных конструкций.

Лукьянов заинтересовался причинами образования трещин в бетоне. Его предположение об их температурном происхождении сталкивается со скептическим отношением специалистов. Молодой инженер начинает исследования температурных режимов в бетонных кладках в зависимости от состава бетона, используемого цемента, технологии проведения работ и внешних условий. Распределение тепловых потоков описывается сложными соотношениями между температурой и меняющимися со временем свойствами бетона. Эти соотношения выражаются так называемыми уравнениями в частных производных. Однако существовавшие в то время (1928 год) методы расчетов не смогли дать быстрого и точного их решения.

В поисках путей решения проблемы Лукьянов обращается к трудам математиков и инженеров. Верное направление он находит в трудах выдающихся российских ученых — академиков А. Н. Крылова, Н. Н. Павловского и М. В. Кирпичева.

Инженер-кораблестроитель, механик, физик и математик академик Алексей Николаевич Крылов (1863—1945) в конце 1910 года построил уникальную механическую аналоговую вычислительную машину — дифференциальный интегратор для решения обыкновенных дифференциальных уравнений 4-го порядка.

Академик Николай Николаевич Павловский (1884—1937) занимался вопросами гидравлики. В 1918 году доказал возможность замены одного физического процесса другим, если они описываются одним и тем же уравнением (принцип аналогии при моделировании).

Картинки по запросу lukyanov computer

Академик Михаил Викторович Кирпичев (1879—1955) — специалист в области теплотехники, разработал теорию моделирования процессов в промышленных установках — метод локального теплового моделирования. Метод позволял в лабораторных условиях воспроизводить явления, наблюдаемые на больших промышленных объектах.

Лукьянов сумел обобщить идеи великих ученых: модель — вот высшая степень наглядности математической истины. Проведя исследования и убедившись, что законы течения воды и распространения тепла во многом сходны, он сделал вывод — вода может выступать в роли модели теплового процесса. В 1934 году Лукьянов предложил принципиально новый способ механизации расчетов неустановившихся процессов — метод гидравлических аналогий и спустя год создал тепловую гидромодель для демонстрации метода. Это примитивное устройство, сделанное из кровельного железа, жести и стеклянных трубок, успешно разрешило задачу исследования температурных режимов бетона.

Главным его узлом стали вертикальные основные сосуды определенной емкости, соединенные между собой трубками с изменяемыми гидравлическими сопротивлениями и подключенные к подвижным сосудам. Поднимая и опуская их, меняли напор воды в основных сосудах. Пуск или остановка процесса расчета производились кранами с общим управлением.

В 1936 году заработала первая в мире вычислительная машина для решения уравнений в частных производных — гидравлический интегратор Лукьянова.

Для решения задачи на гидроинтеграторе необходимо было:

1) составить расчетную схему исследуемого процесса;

2) на основании этой схемы произвести соединение сосудов, определить и подобрать величины гидравлических сопротивлений трубок;

3) рассчитать начальные значения искомой величины;

4) начертить график изменения внешних условий моделируемого процесса.

После этого задавали начальные значения: основные и подвижные сосуды при закрытых кранах наполняли водой до рассчитанных уровней и отмечали их на миллиметровой бумаге, прикрепленной за пьезометрами (измерительными трубками) — получалась своеобразная кривая. Затем все краны одновременно открывали, и исследователь менял высоту подвижных сосудов в соответствии с графиком изменения внешних условий моделируемого процесса. При этом напор воды в основных сосудах менялся по тому же закону, что и температура. Уровни жидкости в пьезометрах менялись, в нужные моменты времени краны закрывали, останавливая процесс, и на миллиметровой бумаге отмечали новые положения уровней. По этим отметкам строили график, который и был решением задачи.

Возможности гидроинтегратора оказались необычайно широки и перспективны. В 1938 году В. С. Лукьяновым была основана лаборатория гидравлических аналогий, которая вскоре превратилась в базовую организацию для внедрения метода в народное хозяйство страны. Руководителем этой лаборатории он оставался в течение сорока лет.

Главным условием широкого распространения метода гидравлической аналогии стало совершенствование гидроинтегратора. Создание конструкции, удобной в практическом применении, позволило решать задачи различных типов — одномерные, двухмерные и трехмерные. Например, течение воды в прямолинейных границах — одномерный поток. Двумерное движение наблюдается в районах крупных излучин рек, вблизи островов и полуостровов, а грунтовые воды растекаются в трех измерениях.

Первый гидроинтегратор ИГ-1 был предназначен для решения наиболее простых — одномерных — задач. В 1941 году сконструирован двухмерный гидравлический интегратор в виде отдельных секций.

В 1949 году постановлением Совета Министров СССР в Москве создан специальный институт «НИИСЧЕТМАШ», которому были получены отбор и подготовка к серийному производству новых образцов вычислительной техники. Одной из первых таких машин стал гидроинтегратор. За шесть лет в институте разработана новая его конструкция из стандартных унифицированных блоков, и на Рязанском заводе счетно-аналитических машин начался их серийный выпуск с заводской маркой ИГЛ (интегратор гидравлический системы Лукьянова). Ранее единичные гидравлические интеграторы строились на Московском заводе счетно-аналитических машин (САМ). В процессе производства секции были модифицированы для решения трехмерных задач.

В 1951 году за создание семейства гидроинтеграторов В. С. Лукьянову присуждена Государственная премия.

После организации серийного производства интеграторы стали экспортироваться за границу: в Чехословакию, Польшу, Болгарию и Китай. Но самое большое распространение они получили в нашей стране. С их помощью провели научные исследования в поселке «Мирный», расчеты проекта Каракумского канала и Байкало-Амурской магистрали. Гидроинтеграторы успешно использовались в шахтостроении, геологии, строительной теплофизике, металлургии, ракетостроении и во многих других областях.

Особенно наглядно проявилась эффективность метода гидравлических аналогий при изготовлении железобетонных блоков первой в мире гидроэлектростанции из сборного железобетона — Саратовской ГЭС им. Ленинского комсомола (1956—1970). Требовалось разработать технологию изготовления около трех тысяч огромных блоков весом до 200 тонн. Блоки должны были быстро вызревать без трещин на поточной линии во все времена года и сразу устанавливаться на место. Очень сложные расчеты температурного режима с учетом непрерывного изменения свойств твердеющего бетона и условий электропрогрева произвели своевременно и в нужном объеме только благодаря гидроинтеграторам Лукьянова. Теоретические расчеты в сочетании с испытаниями на опытном полигоне и на производстве позволили отработать технологию изготовления блоков безукоризненного качества.

Появившиеся в начале 50-х годов первые цифровые электронно-вычислительные машины (ЦЭВМ) не могли составить конкуренции «водяной» машине. Основные преимущества гидроинтегратора — наглядность процесса расчета, простота конструкции и программирования. ЭВМ первого и второго поколений были дороги, имели невысокую производительность, малый объем памяти, ограниченный набор периферийного оборудования, слабо развитое программное обеспечение, требовали квалифицированного обслуживания. В частности, задачи мерзлотоведения легко и быстро решались на гидроинтеграторе, а на ЭВМ — с большими сложностями. Более того, предварительное применение метода гидравлических аналогий помогало поставить задачу, подсказать путь программирования ЭВМ и даже проконтролировать ее во избежание грубых ошибок. В середине 1970-х годов гидравлические интеграторы применялись в 115 производственных, научных и учебных организациях, расположенных в 40 городах нашей страны. Только в начале 80-х годов появились малогабаритные, дешевые, с большим быстродействием и объемом памяти цифровые ЭВМ, полностью перекрывающие возможности гидроинтегратора.

Два гидроинтегратора Лукьянова представлены в коллекции аналоговых машин Политехнического музея в Москве. Это редкие экспонаты, имеющие большую историческую ценность, памятники науки и техники. Оригинальные вычислительные устройства вызывают неизменный интерес посетителей и входят в число самых ценных экспонатов отдела вычислительной техники.

Метки: , , , , , ,

66 комментариев на «Удивительное рядом: 1936 год. Гидравлический интегратор («Водяной компьютер») Лукьянова»

  1. you are really a good webmaster. The web site loading pace is incredible. It seems that you're doing any distinctive trick. In addition, The contents are masterpiece. you have done a excellent job in this subject!

  2. Absolutely indited written content, Really enjoyed looking through.

  3. Home Improvement:

    You have brought up a very fantastic details , appreciate it for the post.

  4. I like this post, enjoyed this one regards for putting up.

  5. I was reading some of your posts on this internet site and I believe this web site is rattling instructive! Keep posting .

  6. I got what you mean , appreciate it for putting up.Woh I am lucky to find this website through google. «The test and use of a man's education is that he finds pleasure in the exercise of his mind.» by Carl Barzun.

  7. Good – I should certainly pronounce, impressed with your web site. I had no trouble navigating through all the tabs as well as related information ended up being truly easy to do to access. I recently found what I hoped for before you know it at all. Reasonably unusual. Is likely to appreciate it for those who add forums or something, website theme . a tones way for your client to communicate. Nice task.

  8. Web Design:

    You have mentioned very interesting points! ps decent site.

  9. I in addition to my pals have been following the best hints from your web blog and so all of a sudden developed a terrible suspicion I never thanked the web site owner for them. All of the guys came certainly very interested to read all of them and have now really been having fun with these things. We appreciate you turning out to be well helpful and then for obtaining some cool information most people are really eager to discover. My personal sincere apologies for not expressing gratitude to earlier.

    • admin:

      Do not worry you so much! 🙂 I apologize and forgive! Good luck to you! 🙂

      With respect. Admin

  10. I'm really impressed with your writing skills as well as with the layout on your weblog. Is this a paid theme or did you customize it yourself? Anyway keep up the excellent quality writing, it is rare to see a great blog like this one today...

    • admin:

      I recommend reading «For the first time on the site» on the main page of the site.

      With respect. Admin

  11. I just wanted to write a small comment to say thanks to you for some of the unique hints you are sharing at this website. My prolonged internet search has at the end been compensated with reliable knowledge to exchange with my two friends. I would express that most of us readers are very lucky to live in a fantastic network with very many marvellous professionals with beneficial pointers. I feel truly happy to have come across the website page and look forward to tons of more entertaining moments reading here. Thank you once more for all the details.

  12. I really appreciate this post. I have been looking everywhere for this! Thank goodness I found it on Bing. You've made my day! Thanks again!

  13. I think this is one of the most important info for me. And i am glad reading your article. But should remark on few general things, The site style is ideal, the articles is really excellent : D. Good job, cheers

  14. I got what you intend, thankyou for putting up.Woh I am lucky to find this website through google. «Spare no expense to make everything as economical as possible.» by Samuel Goldwyn.

  15. I think this is among the most significant info for me. And i am glad reading your article. But wanna remark on few general things, The website style is great, the articles is really excellent : D. Good job, cheers

  16. Treppenbauer Polen:

    Great site. Lots of helpful info here. I am sending it to a few pals ans additionally sharing in delicious. And of course, thanks to your effort!

  17. Pets:

    I loved as much as you will receive carried out right here. The sketch is tasteful, your authored material stylish. nonetheless, you command get bought an impatience over that you wish be delivering the following. unwell unquestionably come more formerly again since exactly the same nearly a lot often inside case you shield this hike.

  18. Very interesting topic, appreciate it for posting.

  19. Thank you for your blog article.Thanks Again. Really Cool.

  20. Some truly great blog posts on this website , thankyou for contribution.

  21. I truly enjoy examining on this internet site , it contains good articles . «We find comfort among those who agree with us--growth among those who don't.» by Frank A. Clark.

  22. I got what you intend, appreciate it for putting up.Woh I am lucky to find this website through google. «Those who corrupt the public mind are just as evil as those who steal from the public.» by Theodor Wiesengrund Adorno.

  23. Fantastic beat ! I wish to apprentice while you amend your site, how can i subscribe for a blog website? The account helped me a acceptable deal. I had been tiny bit acquainted of this your broadcast provided bright clear concept

  24. Thanks for the blog. Really Great.

  25. Enjoyed every bit of your article post.Really thank you! Fantastic.

  26. podnośniki nożycowe wrocław:

    Heya i’m for the first time here. I found this board and I find It truly useful & it helped me out much. I hope to give something back and aid others like you helped me.

  27. Hello, BLOGURL is a genuinely terrific submit. In concept I'd love to create like this much too taking time and genuine effort to create a brilliant write-up... but what can As i say... I procrastinate alot rather than appear to have all sorts of things done. Thank You. NAME

  28. I think this is a real great blog.Thanks Again. Really Great.

  29. holztreppe polen:

    Hi my family member! I want to say that this article is awesome, great written and come with approximately all important infos. I'd like to see extra posts like this.

  30. I got what you intend, appreciate it for putting up.Woh I am lucky to find this website through google. «Don't be afraid of opposition. Remember, a kite rises against not with the wind.» by Hamilton Mabie.

  31. I simply want to say I'm very new to blogging and seriously enjoyed this web site. Probably I’m going to bookmark your blog . You actually have amazing articles and reviews. With thanks for sharing your website.

  32. I simply want to mention I am just all new to blogging and site-building and really liked this web site. Very likely I’m want to bookmark your website . You definitely come with exceptional article content. Regards for sharing your website page.

  33. https://dummiesman.com/wfwiki/index.php?title=InventHelp_Review_-_The_Way_to_Make_Money_With_Inventhelp65415:

    Thank you for your blog article.Really thank you! Keep writing.

  34. Say, you got a nice blog article.Really looking forward to read more. Will read on...

  35. Great, thanks for sharing this article. Really Great.

  36. y6RRiw useful info with us. Please stay us up to date

  37. phentaslim:

    Appreciate you sharing, great blog post.Really thank you! Really Cool.

  38. wow, awesome blog article.Really looking forward to read more. Keep writing.

  39. Really informative blog.Really thank you! Really Great.

  40. pogoda plock:

    Really informative blog article. Great.

  41. Thank you ever so for you blog article.Really thank you! Really Cool.

  42. Thanks again for the blog article.Much thanks again.

  43. Turbotax phone number:

    Say, you got a nice blog post.Thanks Again. Cool.

  44. elake:

    I loved your article post.Really looking forward to read more. Want more.

  45. Major thankies for the article. Keep writing.

  46. I appreciate you sharing this blog article.Much thanks again. Great.

  47. This is one awesome blog article.Much thanks again. Fantastic.

  48. look at here:

    Great, thanks for sharing this blog article.Thanks Again. Great.

  49. Very informative article.Much thanks again. Really Great.

  50. sletrokor review:

    I really enjoy the post.Really thank you! Awesome.

  51. Very informative blog post.Much thanks again. Really Cool.

  52. Im grateful for the blog post.Much thanks again. Cool.

  53. I think this is a real great blog.Thanks Again. Really Cool.

  54. Sterling Businesses Ltd:

    I appreciate you sharing this article post.Much thanks again. Really Great.

  55. Wow, great article post. Will read on...

  56. Google new cheat hacklinks:

    Great post.Really thank you! Keep writing.

  57. Appreciate you sharing, great article post. Want more.

  58. Looking forward to reading more. Great blog post.

наверх Счетчик PR-CY.Rank