25k
4 года назад · 10 фото · 4971 просмотров · 26 комментариев
Гидравлика решает: для чего в СССР создавались гидравлические компьютеры (10 фото)
Это вам не электрический комплюктер, а гидроинтегратор Лукьянова! Который успешно решал дифференциальные уравнения с частными производными. Благодаря этой чудо-машине был построен БАМ, Саратовская ГЭС и до кучи других масштабных и сложных проектов.
Современный компьютер появился сравнительно недавно. Но мы уже начали забывать, что вычислительная машина может выглядеть иначе и, более того, ей совершенно необязательно работать на электричестве. Вспомним историю. Первый в мире компьютер, который был механическим, изобрел англичанин Чарльз Бэббидж в XIX веке. А в первой половине XX века советский ученый Владимир Лукьянов представил миру не менее удивительную машину, которая была способна решать дифференциальные уравнения в частных производных. Принцип ее работы основывался на перетекании воды по системе стеклянных трубок.
Компьютер Чарльза Бэббиджа
В 1925 году, совсем недавно закончившего строительный факультет МИИПС, Владимира Лукьянова направляют работать инженером на строительство уральских железных дорог. В то время прокладка ж/д путей велась медленно. Проблема заключалась в том, что бетонирование было возможно только в теплое время года. Но даже летом качество бетонирования было ни к черту – бетон постоянно растрескивался.
Лукьянов предположил, что всему виной температурные перепады и возникающие вследствие этого напряжения. Мысли вчерашнего студента бывалые коллеги встретили со скепсисом. Тогда Лукьянов решает начать самостоятельное изучение свойств бетона в зависимости от температуры, влажности и качества исходных материалов.
Лукьянов предположил, что всему виной температурные перепады и возникающие вследствие этого напряжения. Мысли вчерашнего студента бывалые коллеги встретили со скепсисом. Тогда Лукьянов решает начать самостоятельное изучение свойств бетона в зависимости от температуры, влажности и качества исходных материалов.
Лукьянов Владимир Сергеевич (1902-1980)
Тут требовались серьезные математические вычисления, которые были не по зубам даже опытным математикам. К тому же в 1928 году не существовало расчетных методов, которые бы помогли быстро и верно решить дифференциальные уравнения в частных производных.
Но Лукьянов знал, что еще в 1918 году ученый-гидравлик Николай Павловский доказал, что можно смоделировать один процесс, заменив его другим, если оба процесса описываются одними и теми же уравнениями. А второй ученый, теплотехник Михаил Кирпичев, разработал технологию моделирования производственных процессов в лаборатории.
Поразмыслив, молодой инженер решил объединить идеи обоих ученых. Лукьянов пришел к выводу, что процесс изменения температуры можно смоделировать при помощи гидравлических процессов – ведь охлаждение бетона и процессы перелива жидкостей описываются одними и теми же дифференциальными уравнениями.
Но для расчетов Владимиру Лукьянову требовалось совсем ничего – вычислительная машина. Но благо, в 1910 году русский инженер-кораблестроитель Алексей Крылов представил изобретение – аналоговый интегратор, который мог решать дифуры 4-го порядка.
Но Лукьянов знал, что еще в 1918 году ученый-гидравлик Николай Павловский доказал, что можно смоделировать один процесс, заменив его другим, если оба процесса описываются одними и теми же уравнениями. А второй ученый, теплотехник Михаил Кирпичев, разработал технологию моделирования производственных процессов в лаборатории.
Поразмыслив, молодой инженер решил объединить идеи обоих ученых. Лукьянов пришел к выводу, что процесс изменения температуры можно смоделировать при помощи гидравлических процессов – ведь охлаждение бетона и процессы перелива жидкостей описываются одними и теми же дифференциальными уравнениями.
Но для расчетов Владимиру Лукьянову требовалось совсем ничего – вычислительная машина. Но благо, в 1910 году русский инженер-кораблестроитель Алексей Крылов представил изобретение – аналоговый интегратор, который мог решать дифуры 4-го порядка.
На протяжении нескольких лет Лукьянов работал над объединением идей своих гениальных предшественников, и к 1934 году обосновал гидравлический метод аналогий для механизации расчетов теплотехнических процессов.
В 1935 году появилась первая модель гидрокомпьютера. Она не отличалась изяществом и выполнена была из примитивных материалов – трубки из стекла, жести и кровельного железа. Но уже через год была запущена доведенная до ума вычислительная машина, которая получила название «гидроинтегратор Лукьянова».
В 1935 году появилась первая модель гидрокомпьютера. Она не отличалась изяществом и выполнена была из примитивных материалов – трубки из стекла, жести и кровельного железа. Но уже через год была запущена доведенная до ума вычислительная машина, которая получила название «гидроинтегратор Лукьянова».
Главным узлом в гидроинтеграторе, как нетрудно догадаться, были стеклянные сосуды определенной емкости, которые соединялись трубками. Трубки, в свою очередь, имели возможность менять гидравлическое сопротивление – это было необходимо для моделирования различных начальных условий. Подвижные сосуды, к которым были подключены трубки, можно было перемещать вверх или вниз. Таким образом менялся напор жидкости в главных сосудах. А процесс расчета запускался или останавливался специальными кранами.
Так выглядит процесс программирования гидроинтегратора для решения той или иной задачи:
Во-первых, создается расчетная схема процесса, который будет исследован. Во-вторых, соединяются сосуды на основании расчетной схемы и определяются параметры гидравлических сопротивлений соединительных трубок, в-третьих, производится расчет начальных значений искомой величины, в-четвертых, создается график изменений начальных условий процесса, который будет смоделирован.
Так выглядит процесс программирования гидроинтегратора для решения той или иной задачи:
Во-первых, создается расчетная схема процесса, который будет исследован. Во-вторых, соединяются сосуды на основании расчетной схемы и определяются параметры гидравлических сопротивлений соединительных трубок, в-третьих, производится расчет начальных значений искомой величины, в-четвертых, создается график изменений начальных условий процесса, который будет смоделирован.
После того, как выполнены предварительные задачи, задаются начальные значения – подвижные и главные сосуды заполняются до расчетной величины водой.
Начальное положение воды пьезометрах (измерительных трубках) отмечались на миллиметровке. Затем открывались краны, вода начинала переливаться, через некоторые промежутки времени они закрывались, а новые положения жидкости в пьезометрах также отмечались на миллиметровке. Благодаря отметкам составлялся график – он и являлся решением поставленной задачи.
Начальное положение воды пьезометрах (измерительных трубках) отмечались на миллиметровке. Затем открывались краны, вода начинала переливаться, через некоторые промежутки времени они закрывались, а новые положения жидкости в пьезометрах также отмечались на миллиметровке. Благодаря отметкам составлялся график – он и являлся решением поставленной задачи.
В свое время гидравлический компьютер стал революцией. Открывающиеся перспективы видели даже в верхах. Владимиру Лукьянову доверили создание и руководство лаборатории гидравлических аналогий, где ученый и проработал более 40 лет.
Первый интегратор (ИГ-1), запущенный в 1935 году, решал только самые простые одномерные задачи. Но уже к 1941 году был создан состоящий из отдельных секций, двумерный интегратор. К 1955 году Лукьянов с коллегами создал гидравлический компьютер, которой уже был способен решать трехмерные процессы.
Первый интегратор (ИГ-1), запущенный в 1935 году, решал только самые простые одномерные задачи. Но уже к 1941 году был создан состоящий из отдельных секций, двумерный интегратор. К 1955 году Лукьянов с коллегами создал гидравлический компьютер, которой уже был способен решать трехмерные процессы.
Стоить вспомнить, что в 50-х годах уже появились примитивные ЭВМ. Но они отличались сложностью программирования и медленной скоростью. На их фоне гидроинтеграторы были и проще, и эффективнее. Многие важные расчеты в стране производились "на воде". Проекты БАМа, Каракумского канала, строительство Саратовской ГЭС – все они были построены благодаря расчетам вычислительной машины Лукьянова.
ИГ-3
К середине 70-х годов гидравлические интеграторы использовались в 115 организациях по всему Союзу. Более того, они работали и в странах СЭВ.
Но технологии не стоят на месте. В 80-х годах появились компактные и быстродействующие ЭВМ, которые быстро вытеснили гидроинтеграторы. Теперь их место, увы, в музеях. Кстати, их осталось всего две штуки и обе хранятся в Политехническом музее в Москве.
Но технологии не стоят на месте. В 80-х годах появились компактные и быстродействующие ЭВМ, которые быстро вытеснили гидроинтеграторы. Теперь их место, увы, в музеях. Кстати, их осталось всего две штуки и обе хранятся в Политехническом музее в Москве.
Метки: #СССР #Строительство #вычислительная машина #гидроинтегратор Лукьянова #моделирование
иногда в аналоге проще...а в то время еще и явно дешевле...
Твою мать! Это должно рассказываться в школах!
ещё пневмотроника кажется, пневмотранзисторы, пневмодиоды и т.п.
Базовая беда "совкового подхода" позднего периода заключалась в том, что свои, не имеющие, практически никаких аналогов, аналоговые (пардоннЕ муА за "тавтологию") компьютеры, простите, похерили в угоду чистой копипасте западных инженерных решений на основе двоичного кода
И не только гидравлические машины были от наших инженеров. Массу великолепных гибких решений отправили в мусор. Если бы, хотя бы (бы-бы-бы) параллельно развивали оба направления... Хотя о чём я? О сослагательном наклонении в истории? Ну, имеем то, что имеем. И когда-то клеймо имбецилов от науки и политики "Кибернетика - лженаука" откинула нас в средние века.Извините, пост навеял. Я расстроился
Был у нас на кафедре "аналоговый компьютер" для расчёта параметров электрических сетей. Собираешь схему, потом надо тебе посчитать параметры релейной защиты например - делаешь КЗ в нужной точке, и оппа! все токи на приборах. Посчитать это на калькуляторе тоже можно, но займёт полдня - там надо преобразования в комплексах делать...
Гидравлический компьютер не прижился среди учёных из-за использования воды в качестве рабочей жидкости. Замена воды на коньяк привела бы к более долговременному его существованию (до наших дней) и любви всего научного сообщества...
Ну надеюсь это сарказм
На самом деле научное сообщество их полюбило, ушло в серию и много интересных проектов благодаря ним было рассчитано. К примеру, Байкало-Амурская магистраль
наши дни...
https://habr.com/ru/post/374309/https://habr.com/ru/post/374309/
Ничего не понял. Но очень интересно!
Офигеть...
Первая половина 80х. На военной кафедре тоже моделировали на аналоговых компьютерах - хотя и электронных! Главный элемент - операционные усилители, вот только были они на лампах, каждый из них - совсем не маленький блок, вставлялся в панель. А программирование было просто песней: соединяли проводками эти самые операционные усилители, добавляя нагрузки... Потом на осциллографе наблюдали результат моделирования. Все это под грифом совершенно секретно, хотя вернувшись с военки работали уже с нормальными комьютерами, да и о лампах в электронике уже почти забыли, тем более для ОУ. Для нас была просто дикая экзотика. Но всем было понятно что это все осталось из прошлого, когда цифры еще не было.
Но представить себе "программирование" не в виде присоединения проводков (как у нас), а трубок с потоками жидкости - это вообще полный мрак! Уважаю тех ученых...
"Все это под грифом совершенно секретно" - ну ну... В те же годи у нас на кафедре такие стояли - студенты лабораторные делали
Гриф сов. секретно был не на аналоговых компьютерах конечно, а на специальности, на том, что с их помощью моделировалось. Все прекрасно понимали что компьютеры те однозначно устарели. Хотя в какие-нибудь 60е они наверняка вполне себе работали. Но перевести изучение на другую базу, в том числе и из-за грифа, задача не самая простая.
Думаю, что сегодня обычных студентов ВУСам, подобным нашим (с тем самым суровым грифом), уже не учат... Все-таки стратегические ракеты - они для профессионалов, а не пиджаков типа нас тогда.
Даже в 90-х кое-где студенты еще баловались я слышал.
сжимаемость жидкостей - гидросопруха штоле?
Именно
Позже разрабатывались еще аналоговые компьютеры на лампах/транзисторах, которые так же могли решать системы дифур. Я даже лабу делал на одном из таких.
Это трудно представить. Что бы такое придумать надо быть очень одаренным.
МЫ в институте в 90-х годах изучали пневмо- и гидро-логические (И, ИЛИ , НЕТ) схемы...
Это не то. Статья об аналоговой вычислительной технике.
система "Старт"
чисто радиодетали, но на сжатом воздухе.
на Химии много где использовались - в связи с пожарной безопасностью.
Размахивая трубкой - "И немножко -о гидравлыке!"
Если "радиодетали" то уж никак не на "сжатом воздухе". По определению.
Система "Старт" - это чистая пневмоавтоматика УСЭППА: реле, клапана и прочие насосы. Аналоговых вычислений там и попыток не было. Максимум - классический PID-регулятор на жиклёрах.
Я застал, как в Белтрансгазе последнюю такую систему автоматики вырезали нах.
лично развлекался пневмокалькулятором.
так что всякое было
при наличии элементной базы сделать можно все что угодно
Вы понимаете, что "аналоговый вычислитель" и "калькулятор" - это даже не родственники?