Наука 15.02.2019

Советский компьютер, работавший на воде

Свой первый гидроинтегратор Владимир Лукьянов создал в 1936 году, и пользоваться им продолжали вплоть до конца восьмидесятых. Этот аналоговый компьютер сумел составить конкуренцию своим электронным собратьям.

При помощи компьютера, работавшего на воде, решали сложные дифференциальные уравнения в области строительства дорог и не только. Благодаря его работе стали возможны такие грандиозные постройки, как БАМ и Каракумский канал. Как же работал советский компьютер, не требовавший электричества?

Какие проблемы пытался решить при помощи своего гидроинтегратора Лукьянов

Едва окончив институт и начав работать инженером, Лукьянов Владимир Сергеевич попал на стройку железных дорог. Там инженер заметил одну особенность — уложенные по всем правилам железобетонные конструкции быстро начинали трескаться. К тому же работать с этими конструкциями можно было только летом. Зимой их установка приводила к печальным последствиям. Тогда Лукьянов понял, что всё дело в неправильном подборе температурного режима при закладке бетона.

Методы расчётов температурного режима в тридцатые годы оставляли желать лучшего. Для решения задач строительства использовали сложные дифференциальные уравнения частных производных. Поиск ответа к поставленной задаче занимал не один час. Нужно было что-то менять, чтобы строительство советских дорог стало более быстрым. Взяв за основу работы других учёных, в частности Николая Павловского, Лукьянов провёл масштабные исследования. Тогда он понял, что один физический процесс можно заменить другим, аналогичным. К примеру, движение воды весьма схоже с распространением тепла. Вооружившись этим принципом, Владимир Лукьянов создал аналоговый компьютер — гидроинтегратор.

Как работал интегратор Лукьянова

Для решения сложных дифференциальных уравнений Владимир Сергеевич построил гидроинтегратор. Принцип работы его весьма прост, но в то же время изящен. Основу машины составляли сосуды определённого объёма. Друг с другом они соединялись посредством трубок, подключённых к двигающимся сосудам. Кстати, трубки обладали изменяемыми гидравлическими сопротивлениями. Поднимаясь и опускаясь, эти сосуды изменяли в основных водный напор. Примечательно, что вся система была разборная и состояла из блоков, собирая которые, решали различные задачи.

Перед началом работы гидроинтегратора составлялась расчётная схема процесса. А уже согласно ней устройство из сосудов и трубок собиралось работником. Отношения между частями гидроинтегратора описывались формулами, одинаковыми с исходным процессом. Условия, поставленные в начале для решения, задавались для одной группы сосудов. После их наполняли жидкостью, которая перетекала в другую группу сосудов. Измерение уровня последних и было ответом на поставленную задачу, представленным в виде графика. Можно сказать, что благодаря трубкам и сосудам учёные моделировали различные процессы.

Усовершенствования гидравлического интегратора Лукьянова

Первая модель гидроинтегратора решала только одномерные задачи. Но уже в 1941 Владимир Лукьянов усовершенствовал свой компьютер, работающий на воде. С его помощью стало возможно решение двухмерных задач, а после — и трёхмерных. Спустя всего восемь лет после этого в столице создали институт «НИИСЧЁТМАШ». Там занялись подготовкой гидроинтеграторов к массовому производству. Учёные института разработали новую конструкцию из унифицированных блоков, позволявших собрать интегратор под разные задачи. Примечательно, что не только советские конструкторы и учёные пользовались аналоговым компьютером Лукьянова.

Наладив серийное производство гидравлических интеграторов в СССР, изобретением решили поделиться с миром. Гидроинтеграторы Лукьянова отправлялись в Польшу, Китай, Чехословакию, Болгарию и в другие страны. Там их применяли для решения задач в геологии, металлургии, шахтостроении, теплофизике и ракетостроении. Однако всё-таки самые крупные проекты, чьи задачи решил гидроинтегратор, были построены в СССР.

Мощности интегратора Лукьянова использовали во время строительства БАМа и Каракумского канала. Также расчёты, сделанные на нём, помогли построить Саратовскую ГЭС. Компьютер, работавший на воде, с успехом решил проблемы, возникшие при строительстве станции. Дело в том, что она была первой построенной из цельных железобетонных блоков. Они были надёжны, но тяжелы в производстве. А гидроинтегратор Лукьянова помог решить проблему вызревания блоков без образования трещин. Однако с развитием мощностей ЭВМ нужда в гидроинтеграторах отпала.

Как популярность «водяного» компьютера пошла на спад

К середине семидесятых годов интеграторы Лукьянова использовались по всей стране. Но в восьмидесятые в НИИ начали появляться первые компьютеры ЭВМ. Конечно, они не обладали такой мощностью и быстротой, как гидроинтеграторы, — последние продолжали использовать на различных предприятиях вплоть до конца восьмидесятых.

В то время ЭВМ стали развиваться, и их мощность повысилась. Решение вычислительных задач у новых компьютеров было в разы выше, чем у гидроинтегратора. Вскоре ими совсем перестали пользоваться. Сегодня, чтобы увидеть пару гидроинтеграторов Лукьянова, стоит посетить экспозицию московского Политехнического музея.

Еще:

Интересные факты из рубрики «Наука»