Вход на сайт

МЕДИАМЕТРИКА

Облако тегов

Гидроинтегратор Лукьянова

Аватар пользователя Xexen

Компьютер, но не электрический.
Гидроинтегратор — гидравлический вычислитель:


Вода, перетекающая из одной стеклянной трубки в другую, позволяла решать дифференциальные уравнения с частными производными.

Дело было в период индустриализации СССР, когда свежеиспеченный инженер Владимир Лукьянов попал на строительство железной дороги и столкнулся в проблемой невысокого качества бетонирования (при застывании бетон растрескивался). Лукьянов предположил, что это связано с температурными напряжениями и обобщил существующие теоретические наработки. Процесс описывался дифференциальными уравнениями, требующими длительных расчетов, но Лукьянов увидел главное — аналогию между уравнениями, описывающими теплообмен, и уравнениями, описывающими течение жидкости. Т.е. первый процесс можно было смоделировать с помощью второго.

Через нескольких лет Лукьянов создает аппарат для решения этой совершенно конкретной задачи — анализа изменения температуры в бетоне в зависимости от его состава, технологии заливки и внешних условий.

Пример решаемой задачи:
Теплопередача в нестационарных условиях - охлаждение многослойной плоской стенки

Модель собирается из ряда цилиндрических сосудов, последовательно соединенных между собой калиброванными трубками. Каждый из сосудов имитирует теплосодержание слоя стенки, на которые разбито исследуемое ограждение. Сосуды наполняются водой до уровней, соответствующих начальной температуре в каждом из слоев, после чего открываются краны, и вода из сосудов начинает вытекать. Изменение уровней воды в сосудах при этом будет аналогичным изменению температур в соответствующих слоях стенки при ее охлаждении




Для фанатов:
Использованы следующие аналогии с теплотехническими параметрами исследуемых ограждающих конструкций:
а) уровни воды в сосудах в см соответствуют разностям температур слоев и воздуха в градусах;
б) площади поперечного сечения сосудов в см соответствуют теплоемкости слоев в ккал/градус;
в) количество воды в сосудах в см соответствует теплосодержанию слоев в ккал;
г) гидравлические сопротивления трубок в мин/см(?), соединяющих сосуды между собой, соответствуют термическим сопротивлениям слоев в град-ч/ккал;
д) гидравлическое сопротивление у выходной трубки соответствует сопротивлению теплопереходу от поверхности стены к воздуху в град-ч/ккал;
е) расход воды в см/мин соответствует тепловому потоку в ккал/ч.
Масштаб времени, т. е. отношение фактической продолжительности процесса теплопередачи в часах к длительности процесса на гидроинтеграторе в минутах, равен произведению отношения теплоемкости к площади сечения сосуда на отношение термического сопротивления к гидравлическому сопротивлению.


Для возможности фиксации температур (уровней воды в сосудах) в определенные моменты времени гидроинтегратор имел специальное приспособление, одновременно перекрывающее все краны между сосудами. В этот момент нужно было отметить на миллиметровой бумаге, расположенной за трубками, уровни воды в пьезометрах. Затем краны открывали, и так до следующего замера. Полученная в итоге кривая являлась решением уравнения.

Иными словами, интегратор позволял заменить процесс, прямое наблюдение за которым затруднено, аналогичным, но более наглядным процессом. При этом важно то, что оба процесса описывались одинаковыми математическими зависимостями.

Дело на этом, как ни странно, не кончилось. Инженер В.С. Лукьянов со временем стал доктором технических наук и получил Сталинскую премию. Он сконструировал двухмерные и трехмерные гидравлические интеграторы в виде стандартных унифицированных блоков, которые можно было компоновать в зависимости от решаемой задачи. Более того - гидроинтеграторы были запущены в серийное производство. Это с их, в частности, помощью рассчитывали проекты Каракумского канала, Байкало-Амурской магистрали, первой в мире гидроэлектростанции из сборного железобетона - Саратовской ГЭС им. Ленинского комсомола (1956-1970). Их использовали в геологии (движение грунтовых вод), металлургии (остывание отливок), ракетостроении и др.


Два гидроинтегратора Лукьянова представлены в коллекции аналоговых машин московского Политехнического музея. Один из них:

Отсюда

Фонд поддержки авторов AfterShock

Комментарии

Аватар пользователя sgerr
sgerr(5 лет 11 месяцев)(12:20:31 / 08-07-2014)

Интересно, спасибо.

Аватар пользователя Влад Нет
Влад Нет(5 лет 3 месяца)(12:22:26 / 08-07-2014)

А я еще что-то помню о пневматических логических элементах "И", "ИЛИ", "НЕ".

Аватар пользователя BERES
BERES(5 лет 11 месяцев)(13:28:46 / 08-07-2014)

"пневмоцифровые" вычислители использовались в головках баллистических ракет. На них ЭМО не действует.

Аватар пользователя Производственник

Какой был молодец! Благодарю за информацию!

Аватар пользователя good-society
good-society(4 года 2 месяца)(12:40:51 / 08-07-2014)

Забрал в закладки

Аватар пользователя Замполит
Замполит(3 года 9 месяцев)(13:29:46 / 08-07-2014)

прям стимпанк какой-то...красиво

Аватар пользователя BERES
BERES(5 лет 11 месяцев)(13:30:18 / 08-07-2014)

И чо? Аналоговые вычислительные машины были известны и раньше.

Аватар пользователя Влад Нет
Влад Нет(5 лет 3 месяца)(13:49:15 / 08-07-2014)

В порядке любопытсва, можно ли этот интегратор рассматривать как АВМ? По-моему, это просто физическая модель, более менее описывающая реальный процесс.

Аватар пользователя BERES
BERES(5 лет 11 месяцев)(13:59:29 / 08-07-2014)

Тоже задумался над этим философским вопросом, прежде чем написал верхний коммент. По-моему, можно. Что такое вычислительная машина? Меняем какой-то параметр на входе черного ящика - получаем некий результат на выходе. Соответствует. В качестве примера приведу Опытовый бассейн, 1885 г. Меняем форму или скорость модели корабля, получаем величину сопротивления (ий).

Аватар пользователя Влад Нет
Влад Нет(5 лет 3 месяца)(15:14:27 / 08-07-2014)

Моделирование заменяет вычислительный процесс, но этот "вычислитель" не применим для другой задачи, поэтому предположу, что АВМ отличается от модели больше гибкостью или многозадачностью.

Аватар пользователя Xexen
Xexen(4 года 1 неделя)(13:50:49 / 08-07-2014)

Так они на электричестве все. :)

А тут - вода...

Я как-то видел аналоговые машины, которые были предназначены для решения  тепломассобменных задач  - куча реостатов, скомпованных в массивные шкафы, на пульте которых нужно было выставлять сопротивления разных реостатов, чтобы имитировать уравнения.

Такие же гробы, но впечатление производили.

Комментарий администрации:  
*** Мистер "Сомнительная Копипаста" ***
Аватар пользователя Federal
Federal(5 лет 11 месяцев)(13:45:16 / 08-07-2014)

) Никогда не знал. Спасибо.

Аватар пользователя UKRUS
UKRUS(4 года 1 неделя)(15:18:10 / 08-07-2014)

хороший материал, душевный
такие машины мог делать только очень целеустремленный человек - "во всю голову пробитый" на своей работе, смелый и настойчивый

АВМ для моделирования химтехнологических процессов на операционниках с самописцами - это не романтично

Аватар пользователя Mad_Scientist
Mad_Scientist(3 года 11 месяцев)(15:43:11 / 08-07-2014)

Это даже круче чем стимпанк.

Лидеры обсуждений

за 4 часаза суткиза неделю

Лидеры просмотров

за неделюза месяцза год

СМИ

Загрузка...