участие
1. Аналоговые участки реки
2. Периферийное оборудование ( Перфолента )
3. Органы управления оператора
4. Контроль измерения
5. Аналоговый выход (регистраторы)
6. Цифровой выход (перфолента)
7. Таблица расчета (конфигурация речной установки)
8. Ветрогенератор.
Дельтар : ( Delta Getij Analogon Rekenmachine , английский . Аналоговый калькулятор Delta Tide ) был аналоговым компьютером, который использовался при проектировании и выполнении работ Delta Works с 1960 по 1984 год. Создан Йоханом ван Вином , который также построил первые прототипы между 1944 и 1946 годами его развитие продолжили Й. К. Шёнфельд и СМ Верхаген после смерти ван Вин в 1959 году.
Дельтар был впервые использован в 1960 году и стал преемником предыдущего аналогового компьютера, более крупной модели Electrisch van Waterlopen ( англ . Электрическая модель водотоков). [1]
Дельтар был специально спроектирован и построен для выполнения сложных расчетов, необходимых для прогнозирования приливных движений и последствий таких вмешательств, как строительство разделительных дамб в районе Дельты в Нидерландах . Конструкция Дельтара была основана на гидравлической аналогии между явлениями воды и электричества . Аналогично уровню воды, расходу, инерции и запасу воды, в конструкции компьютера использовались электрические явления, такие как напряжение , ток , самоиндукция и емкость .
История
[ редактировать ]Приливные расчеты были в центре внимания инженерных исследований в Нидерландах на протяжении большей части начала 20 века. В 1916 году Жерар Анри де Врис Брукман предложил практический метод расчета уровня приливов. [2] В 1926 году Хендрик Лоренц разработал два метода прогнозирования уровней приливов для завода Зейдерзе . [3]
Методологии решения дифференциальных уравнений приливного движения постоянно исследовались и совершенствовались в последующие годы, особенно Дж. П. Мазуре , [4] Х. Дж. Стробанд, [5] [6] [7] Джо Йоханнис Дронкерс , [8] Х. Холстерс, [9] и Йохан Кристоф (JC) Шенфельд. [10]
В 1930-х годах Йохан ван Вин работал над моделью, позволяющей сравнивать приливные течения с электрическими токами. Несмотря на первоначальный скептицизм по поводу его надежности, ван Вин продолжал развивать свой «электрический метод», который он описал в статье в голландском журнале De Ingenieur как «простой инженерный метод» с «относительно высокой точностью». [11] [12]
Его метод противоречил более математическим методам приливных расчетов, таким как методы Дронкерса, которые требовали сложных математических усилий. Дронкерс опубликовал несколько статей по приливным расчетам, что привело к его выдающемуся труду « Приливные расчеты в реках и прибрежных водах » в 1964 году. Эта работа остается эталоном в области теории приливных расчетов и привела к награждению Медалью Конрада Королевский инженерный институт Нидерландов - пьяницам в 1965 году. [13]
Вычислительный подход Дронкерса, хотя и строгий, подвергся критике со стороны ван Вин за его сложность и вычислительные требования, которые, по его мнению, могли помешать своевременному практическому применению. [14] Дельтар, напротив, предлагал быстрый и точный метод проведения приливных расчетов. [14]
После наводнения в Северном море в 1953 году была создана Дельтакомиссия . ( англ Delta Commission), которую возглавил А. Г. Марис, генеральный директор Рейксватерштата . поручил этой комиссии Министр транспорта и водного хозяйства разработать планы по предотвращению подобных катастроф в будущем. Хотя план «Дельта» был задуман ван Вином еще до наводнения, это событие ускорило принятие решения о его реализации: береговая линия Голландии должна быть сокращена примерно на 700 километров. Масштаб и сложность Delta Works означали, что сокращение времени вычислений, предлагаемое Deltar, по сравнению с методами расчета вручную, было бы выгодным. [15] [16]
Обзор системы
[ редактировать ]
Дельтар, передовая система, разработанная для моделирования приливов и анализа речной среды, использовала электрические величины для перевода данных о приливах, речных потоках и факторах окружающей среды в аналоговый формат. Этот процесс позволил провести динамическое моделирование изменяющихся во времени элементов, что крайне важно для моделирования гидродинамики в естественных условиях. [17]
Дельтар, состоящий из нескольких участков, каждый из которых представляет отдельную часть изучаемой речной системы, нуждался в начальной конфигурации с конкретными значениями для точного моделирования каждого сегмента реки. Входные данные, такие как изменение уровня прилива и условий ветра, часто закодированные на перфолентах , преобразовывались в электрические сигналы для моделирования. [17]
Система вывода машины записывала результаты моделирования, предоставляя представление о потоке и течениях воды. Скорость вычислений Дельтара регулировалась посредством настройки шкалы времени, обеспечивая баланс между вычислительной мощностью и скоростью ввода и вывода данных. [1] [17] [18]
Каждый модуль в Дельтаре воспроизводил поток и уровень воды на обоих концах участка реки, используя электрические токи и напряжения. Центральные вычислительные элементы, операционные усилители , непрерывно решали взаимосвязанные дифференциальные уравнения первого порядка . [1]
Построенный в 3 группы по 40 единиц, Дельтар был оснащен необходимыми инструментами ввода и вывода. Каждый блок представлял собой участок реки, что позволяло одновременно исследовать до трех приливных проблем. Аналоговые секции были созданы так, чтобы сразу отражать гидравлические свойства участка реки, такие как длина, ширина, глубина и коэффициент сопротивления. [16] [19]
Ручная и автоматическая регулировка были особенностями Дельтара. Основные настройки вводились вручную, а изменения высоты воды запускали автоматическую регулировку с помощью серводвигателем, , управляемых резисторов в каждом модуле. Это обеспечило динамическое отражение изменений уровня воды в моделировании. [1]
Генератор механических функций Дельтара, приводимый в движение шпинделем серводвигателя, был необходим для точного моделирования поведения воды в каждом сегменте реки. Требуемые малый дрейф и высокое подавление синфазного сигнала операционных усилителей были достигнуты с использованием усилителей на основе зеркального гальванометра . В каждом модуле было четыре таких усилителя, а также ECC81 с двойным триодом вакуумная лампа в сервосхеме , что обеспечивало точность и стабильность. [18]
Способный запускать моделирование со скоростью, в 100 раз превышающей скорость реального времени, Deltar был универсальным и допускал широкий диапазон регулируемых гидравлических свойств, что позволяло использовать его для различных типов и планировок рек. [20] [21]
Вычислительные задачи
[ редактировать ]Первым крупным заданием Дельтара было изучение приливных движений в районе Северной Дельты во время и после выполнения Плана Дельты. Он также использовался для: [22] [23] [24] [25] [26]
- Оперативное руководство по закрытию Волкерака ( Фолькеракдама ) , Гревелингена ( Гревелингендама ) и Брауэрсхавенс Гата ( Брауверсдама ).
- Исследования возникновения сейш в морских портах Ден-Хелдер , Эймейден и Схевенинген .
- Исследования уровня воды во время штормовых нагонов вдоль Северного морского канала и реки Эй-Джей .
- Исследования движения воды на реке Холландс-Эйссел во время различных маневров по перекрытию с помощью барьера от штормовых нагонов Холландс-Эйссел .
Текущий статус
[ редактировать ]Несмотря на его расширенные возможности, появление цифровых вычислений , примером которых является Electrologica X1 , вскоре затмило аналоговую методологию Deltar. [18] После 1984 года система была демонтирована и почти полностью утеряна. Однако известно, что четыре единицы сохранились, три из которых выставлены в Дельтапарке Неелтье Янса , а один — в Компьютерном музее Амстердамского университета . [1]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и «Компьютер Дельтар» . Университет Амстердама . Проверено 28 декабря 2023 г.
- ^ де Врис Брукман, GH (1916). «Влияние приливов и отливов на нижние реки». Инженер (на голландском языке) (29).
- ^ Лоренц, Х.А. Вортман, Х .; ван Эвердинген, Э.; Председатель WF (1926). Отчет Комитета Лоренца (Последствия закрытия Зейдерзе на прилив) [ Отчет Комитета Лоренца (Последствия закрытия Зейдерзе на прилив) ] (на голландском языке). Генеральная национальная типография . Проверено 28 декабря 2023 г.
- ^ Мазур, JP (1937). Расчет приливов и штормовых нагонов в нижних реках [ Расчет приливов и штормовых нагонов в нижних реках ] (кандидатская диссертация) (на голландском языке). ТУ Делфт . Проверено 28 декабря 2023 г.
- ^ Стробанд, HJ (1945). «Распространение прилива, определенное электрометодом: 1-я часть] . Rijkswaterstaat Платформа публикаций (на голландском языке) . Проверено 28 декабря 2023 г.
- ^ «Декларация о передаче коллекции Ван Вин из Национального института побережья и моря в Гааге в Национальный архив в Гааге] . Платформа публикаций Rijkswaterstaat (на голландском языке) . Проверено 28 декабря 2023 г.
- ^ Стробанд, HJ (1943). «Расчет приливных нагонов синусоидальным методом». Служба исследования отчетов (на голландском языке). Гаага : Рейксватерштат .
- ^ Дронкерс, Джей-Джей (1949). «Точный метод приливного расчета с примерами его применения к расчету нескольких теоретических приливов». Служба исследования отчетов (на голландском языке). Гаага : Рейксватерштат .
- ^ Холстерс, Х. (1953). «Расчет непостоянного стока рек по методу, известному как «линии влияния» ] . Ла Уй Бланш (на французском языке). 39 (4): 495–509. дои : 10.1051/lhb/1953044 . ISSN 0018-6368 . Проверено 28 декабря 2023 г.
- ^ Шенфельд, Дж. К. (1951). Распространение приливов и подобных волн . Государственная полиграфическая и издательская компания . Проверено 28 декабря 2023 г.
- ^ ван Вин, Дж. (1947). «Аналогия между приливами и электричеством переменного тока» . Инженер (октябрь/декабрь 1947 г.): 498–499, 520–521, 544–545 . Проверено 28 декабря 2023 г. - из репозитория TU Delft .
- ^ ван Вин, Дж. (1937). «Расчет приливных течений с использованием законов, аналогичных законам Ома и Кирхгофа». Инженер (на голландском языке) (19).
- ^ Дронкерс, Джей-Джей (1964). Приливные расчеты в реках и прибрежных водах . Амстердам; Нью-Йорк: Паб Северной Голландии. Компания; Издательство Интерсайенс . Проверено 28 декабря 2023 г.
- ^ Jump up to: а б Ван Вин, Дж. (1946). «Электрическое моделирование приливов: комментарий доктора Дж. Дж. Дронкерса с постскриптумом автора» [Электрическое моделирование приливов: комментарий доктора. Дж. Дж. Дронкерс, с постскриптумом автора]. Инженер (на голландском языке) (17). Королевский инженерный институт: 70–78 . Проверено 28 декабря 2023 г.
- ^ Марис, А.Г.; Ван Вин, Дж.; Де Врис, JW; Диббитс, HAMC (24 февраля 1956 г.). «План Дельта и его различные аспекты» [План Дельта и его различные аспекты] (на голландском языке). КиВИ-НИРИА . Проверено 27 декабря 2023 г.
- ^ Jump up to: а б Шенфельд, Дж. К.; Верхаген, CM (1957). «Развитие приливно-аналоговой техники в Голландии». Второе международное совещание по аналоговым вычислениям . Страатсбург .
- ^ Jump up to: а б с Шенфельд, Дж. К.; Стробанд, HJ (1961). « Исследование приливов и отливов Рейксватерштата посредством гидравлическо-электрической аналогии». Отчет комитета Дельта. Часть 4. Вклад 3: Соображения по поводу штормовых нагонов и приливного движения (Отчет Дельтакомиссии. Часть 4. Вклад 3: Соображения по поводу штормовых нагонов и приливного движения). (на голландском языке). 4 (3). Делфт: Rijkswaterstaat : 209–231 – через репозиторий TU Delft .
- ^ Jump up to: а б с Ван Ден Энде, Дж. (1992). «Приливные расчеты в Нидерландах, 1920-60» . IEEE Анналы истории вычислений . 14 (3): 23–33. дои : 10.1109/85.150066 . ISSN 1058-6180 . Проверено 28 декабря 2023 г. - через IEEE Computer Society .
- ^ Шенфельд, Дж. К. (1951). «Распространение приливов и подобных волн» . Государственная полиграфическая и издательская компания Гаага . Проверено 28 декабря 2023 г. - из репозитория TU Delft .
- ^ Верхаген, CM (1957). «Симпозиум по электронным аналоговым машинам: I - Принципы и возможности электронных аналоговых машин» [Симпозиум по электронным аналоговым машинам: I - Принципы и возможности электронных аналоговых машин]. Инженер (на голландском языке). 69 (27): 61–69.
- ^ Верхаген, CM (1957). «Симпозиум по электронным аналоговым машинам: II - De fouten в электронных аналоговых машинах» [Симпозиум по электронным аналоговым машинам: II - Ошибки в электронных аналоговых машинах]. Де Инженьер (на голландском языке). 69 (30): 71–74.
- ^ «Приливные исследования посредством гидравлическо-электрической аналогии». Отчет Комитета Дельта, часть 4, вклад III.8 (на голландском языке). 1960.
- ^ Шенфельд, Дж. К. «Приливная вычислительная машина Дельтар» [Приливная вычислительная машина Дельтар]. Лекции по физике, новая серия (на голландском языке). 1962–1963 (41).
- ^ Стробанд, HJ (1970). «Де Дельтар» [Дельтар]. Дорожное и гидротехническое строительство (на голландском языке) (30/12): 429–431.
- ^ Марис, А.Г.; Де Блок ван Куффелер, VJP; Хармсен, WJH; Янсен, П.П.; Найхофф, врач общей практики; Тийсс, Дж. Т.; Потерянный Темаат, Р.; Де Врис, Дж.В.; Ван дер Валь, LT (1961). «Отчет Комиссии Дельта. Часть 1: Итоговый отчет и промежуточные рекомендации» [Отчет Комиссии Дельта. Часть 1: Итоговый отчет и промежуточные рекомендации]. Комиссия Дельты (на голландском языке) . Проверено 28 декабря 2023 г.
- ^ Хьюис ин 'т Вельд, JC; Ступ, Дж.; Вальтер, AW; ван Вестен, Дж. М. (1987). Закрытие приливных бассейнов: закрытие эстуариев, приливных заливов и прорывов дамб (2-е изд.). Делфт, Нидерланды: Издательство Делфтского университета. ISBN 90-6275-287-Х . OCLC 18039440 . Проверено 28 декабря 2023 г.