1936年,一位名叫弗拉基米尔-卢基亚诺夫(Vladimir Lukyanov)的俄罗斯工程师,建造了一台奇异的机械计算机,该计算机不使用齿轮和杠杆而是使用”水”进行运算。
早期的计算机通常是使用齿轮和杠杆制造的机械机器。
这些零件或组件可以精确移动,并以模拟数学方程式中不同变量之间的关系,而以传动的方式连接到其他组件。通过移动齿轮或拉动操纵杆,便可以更改这些变量,并且在另一组齿轮中查看这些动作的结果,以找到的答案。
时间回到1920年末,卢基亚诺夫是一名从事铁路建设的工程师。在铁路建设过程中,当冬季来临时,温度降至零以下时,混凝土通常会出现裂缝, 所致工程师仅能在夏季浇筑混凝土。
卢基亚诺夫为了可以避免这种情况,同时确保钢筋混凝土结构的质量和耐用性。他根据混凝土的成分,所使用的水泥,工程技术和外部条件对混凝土质量的温度变化进行仔细分析。
但當時现有的计算方法无法快速而准确地解决描述温度状态的复杂微分方程。於是卢基亚诺夫必须寻找一种解决问题的新方法,他发现水流在许多方面都与热分布相似。
总结后,他决定建立一个主要成分为水的计算机,他认为如此可以形象地看到不可见的热过程。1936年,卢基亚诺夫在当时的道路与建筑学院建立了他的”Water integrator” (水流积分器)第一个模型。
这是一个令人印象深刻的管道,由铁,锡管和玻璃管制成的原模型,大约有一个壁橱的大小,由几个相互连接的管道和泵组成。各个腔室中的水位表示着存储的数字,而水的流速则表示数学运算,后将结果完整齐地绘制在图形中。
在20世纪30年代,它是苏联解决偏微分方程的唯一模拟计算器。1941年,卢基亚诺夫更设计了二维和三维液压积分器,一种模块化设计的液压积分器,这新模型能解决更复杂的问题,从而极大地扩展了其应用范围,不仅只用于热工领域的计算。
至1955年,Ryazan的计算器器(integrator of the Lukyanov hydraulic system)开始批量生产,并广泛交付给中国、捷克、波兰和保加利亚等。
水流积分器的应用变得广泛,供给了苏联各地的实验室和教育机构使用,同时也进行大规模建模,其应用于贝阿铁路的建设,永久冻土中的建筑, 南极冰盖的温度状况,卡拉库姆运河的设计,地质、冶金和火箭科学等。
一直到20世纪80年代为止,随着小型和高速数字计算机发展,水流积分器功能才显得过时。时代的水流积分器,解决了性质和复杂性的问题的,也创造了科学发展的年代。如今, 在莫斯科理工学院博物馆,仍展览着卢基亚诺夫所创建的两台水流积分器。