Wielkie jest piekne

Wielkie jest piekne

Energia elektryczna jest powszechnie uwazana za najwieksze odkrycie i dobrodziejstwo w dziejach ludzkosci.

Po poczatkowych sukcesach energi pradu stalego promowanego przez Edisona i General Electric prad zmienny niepodzielnie zawladnal swiatem energi elektrycznej. Pracujacy dla Edisona wybitnie utalentowany i sprawny chorwacki emigrant Nikola Tesla zostal przez niego wyrzucony z pracy kiedy Tesla zaczal go przekonywac do zalet pradu zmiennego. Edison nie zaplacił mu nawet zaleglej pensji. Natomiast firma magnata przemyslowego George Westinghouse docenila pomysly Tesli dotyczace pradu zmiennego i maszyn pradu zmiennego.
Jednak ojcem wszystkich trojfazowych maszyn pradu zmiennego jest pracujacy dla berlinskiej firmy AEG genialny rosyjski emigrant polskiego pochodzenia Michail Doliwo - Dobrowolsky. W ramach powojennej hegemonicznej amerykanskiej narracji dotyczacej rozwoju cywilizacyjnego, Michail Doliwo Dobrowolski jako wybitnie nie pasujacy do falszywej narracji jest kompletnie pomijany.
Poniewaz popyt na energie elektryczna i pomysly jej wykorzystania rosly jak grzyby po deszczu zaczeto budowac coraz to wieksze maszyny elektryczne.
Juz w 1894 roku wyprodukowany został przez firme Westinghouse Electric and Construction Company w Pittsburgu, hydrogenerator synchroniczny o biegunach kłowych o mocy 3750 kW, predkość obrotowej 250 obr/min i napieciu 2500 V. Maszyna pracowala w elektrowni wodnej Niagara Fals. Projekt wykonał profesor G. Forbes.
Energia elektryczna byla poczatkowo towarem luksusowym na ktory stac bylo tylko bogaczy.

Teoria i praktyka maszyn elektrycznych rozwijala sie dziesiecioleciami. W okresie miedzywojennym stworzono wiele schematow projektowania maszyn elektrycznych. Projektant korzystal ze wzorow , nomogramow i suwaka logarytmiczego. Podjeto analize pola elektromagnetycznego w maszynach. Zajeto sie zjawiskami cieplnymi i wymuszonym chlodzeniem maszyn. Zaczelo jednak narastac przekonanie ze niezaleznie od proponowanych metod projekty sa wysoce niedoskonale czyli nieoptymalne.
Przykladowo w USA projektowano i budowano krotkie maszyny o duzej srednicy rdzenia i rotora zas w Europie maszyny dlugie o malej srednicy rdzenia i wirnika. Chyba trudno o lepszy przyklad tego ze ani maszyny europejskie ani amerykanskie nie byly optymalnie zaprojektowane. Powazne rozbieznosci te zniknely dopiero w latach siedemdziesiatych XX wieku wraz z popularyzacja programow do automatycznego projektowania maszyn elektrycznych.
Braki surowcow w czasie i po I Wojnie Swiatowej pozwolily skrystalizowac metne dotychczas pojecie optymalnosci. Maszyna elektryczna o zalozonych ogolnie parametrach moze byc bowiem najmniejsza, najlzejsza, najtrwalsza, najtansza w produkcji, najtansza w produkcji i wieloletnim uzytkowaniu. Im dokladniej rozwazano problemy tym coraz to bardziej sie one komplikowaly.

W czasie II Wojny Swiatowej realizowano w USA, Niemczech i Wielkiej Brytani prace badawcze na niespotykana wczesniej skale. Polityczne i przemyslowe elity USA uswiadomily sobie ze USA wygraly wojne i staly sie panem calego swiata nie ofiara krwi zolnierza ale dzieki pomyslowosci naukowcow i inzynierow i wydajnej pracy fabryk. USA w czasie wojny podwoily produkcje przemyslowa. Po wojnie USA dokonaly kradiezy niemieckich naukowcow i inzynierow. Po wojnie do wyscigu naukowo - technologicznego przystapil Zwiazek Radziecki a pozniej Japonia. Zorientowani doskonale wiedzieli ze wszystkie te odkrycia dokonywane byly w laboratoriach koncernow bowiem badania byly niezwykle kosztowne i male firmy nie mogly nawet myslec o podobnych przedsiewzieciach..

 W 1954 toku potezny amerykanski koncern General Electric zakupił dopiero co wypuszczony lampowy komputer IBM 704. Byl to pierwszy komputer z pojemna pamiecia ferrytowa i znacznej predkosci. Jako pierwszy mial rozkazy zmiennoprzecinkowe ktorych wykonywal do 12 tysiecy na sekunde. Szczegolnie podobal sie naukowcom i inzynierom kompilator Fortranu i coraz obszerniejsze biblioteki programow. Towaryszyly temu pamieci masowe i inne urzadzenia peryferyjne. Dla naukowcow i inzynierow ktorzy chcieli sie skoncentrowac nad meritum sprawy a nie walczyc z komputerem bylo to narzedzie wymarzone.
GE postanowil ze 20 osobowy zespol merytoryczny zajmie sie tylko komputerowym projektowaniem transformatorow. Chyba nie trzeba nikogo przekonywac ze sredniej wielkosci firmy nie stac na taki wydatek. Do tego doszla jeszcze obsluga komputera.
Pierwszym lampowym kalkulatorem byl wypuszczony w 1948 roku IBM 604. Poniewaz IBM 704 mial az okolo 6000 lamp elektronowych koszmarnym problemem byla sprawa niezawodnosci tego urzadzenia. Co pol roku psul sie majacy 20 lamp telewizor a komputer mial ich 300 razy wiecej !
IBM 704 zostal wkrotce w 1957 roku zastapiony przez IBM 709. Moduly wygladaly podobnie i byly podobnej budowy.
http://www.vintchip.com/mainframe/IBM709/IBM709.html

Pokazany latwowymienny modul ma 7 lamp typu 5965 i jedna 5687. To typy dominujace w tym komputerze. Ma 4 plytki drukowane i znaczna gestosc elementow elektronicznych. Obie lampy to podwojne triody. Lampe 5687 wypuszczono w 1948 roku a 5965 w 1949 roku ale oficjalnie dopiero w 1954 roku. Producentem 5965 byl ... General Electric. Lampa miala niewiarygodna wprost niezawodnosc i dzieki temu komputera w ogole dalo sie uzywac chociaz psul sie bardzo czesto. IBM konstruujac komputer przylozyl uwage do specjalnego hardware nadzorczego i latwosci znalezienia uszkodzonej lampy. Inzynierowie i technicy mieli efektywne procedury poszukiwania uszkodzonej lampy i specjalne urzadzenia testowe. Dodatkowo lampy pracowaly w warunkach zapewniajacych duza trwalosc. Lampy typu 5965 wykonano z najlepszych materialow. Anode wykonano ze stopow invarowych. Lampy uzywano tam gdzie wymagana byla duza niezawodnosc. Na przyklad w urzadzeniu sterujacym rakiety balistyczne z ladunkiem jadrowym Titan I.
"General Electric Radiation Hardened 5965 twin triodes delivered to the Air Force in 1953 for use on the Titan I Missile Avionics. These are a set from a single lot build that was specially designed to maintain stability and linearity when subjected to extreme environments (radiation, heat & vibration) and were used in the onboard computer ‘clock’ to maintain attitude and position knowledge of the missile in-flight between ground tracking station updates. These tubes were specially designed with heavy glass, thicker than standard mica spacers, rigidized plates made from invar.."
Dokumentacja do tej lampy :
http://members.iinet.net.au/~jamesrr/Legacy/Valve%2520tube%2520data%2520sheets/5965.pdf

Era komputerow lampowych szybko dobiegla konca. Tranzystorowy komputer IBM 7090 z 1959 roku byl jednak w 100% zgodny programowo z IBM 709 i dekada lat pracy nad lampowymi maszynami nie zostala zmarnowana . Jest tylko jeden kraj swiata ktory ma obecnie nowoczesna mikroelektronike bez wczesniejszych lampowych komputerow - Korea.

Za projektowanie maszyn elektrycznych z uzyciem komputerow wzial sie tez drugi gigant Westinghouse. Zaprojektowano i szybko wdrozono do produkcji w 1957 roku pierwsza w swiecie nowoczesna serie silników asynchronicznych FA - Fully Accessible, o mocy od 200 do 7000 kW i stopniu ochrony IP 23 oraz IP 44 o wymiennych elementach, łatwym montażu i przystosowaniu do różnych stopni ochrony oraz różnych sposobów chłodzenia. Wydarzenie to nie zostalo docenione na zachodzie. Konkurencyjne firmy podgladaly projekt ale za samodzielna prace nad tym trudnym tematem wziely sie dopiero kilkanascie lat pozniej ! Probowano juz wtedy stosowac prymitywna optymalizacje ale na prawdziwa optymalizacje nie nadszedl jeszcze wtedy czas.

Produkcja masowa dala powszechny dobrobyt. Z podjeciem masowej, zautomatyzowanej produkcji standardowych maszyn elektrycznych ich ceny spadly a pojawily sie liczne korzysci w calej gospodarce. Konstruktor maszyny z napedem elektrycznym po prostu wybieral katalogowy model ktory spelnial jego wymagania. Wczesniej maszyny wykonywano na zamowienie lub maloseryjnie. Po upadku malego producenta maszyn elektrycznych i jego zniknieciu z rynku nalezalo przeprojektowac produkowana maszyne do nowego silnika a naprawa maszyny wymagala klopotliwej naprawy silnika elektrycznego. Kiedy producentem byl General Electric czy Westinghouse po prostu od reki kupowalo sie potrzebna maszyne elektryczna. Dopiero masowa produkcja seri maszyn elektrycznych czynila sensowna kosztowna automatyzacje produkcji.

Kluczowa rola wielkich koncernow w gospodarce doskonale byla znana w ZSRR gdzie prace nad komputerowym projektowaniem serii maszyn elektrycznych prowadzono nieomal rownolegle do prac GE i Westinghouse ! W 1956 zaprojektowano komputerowo serie maszyn pradu stałego oraz maszyn synchronicznych o mocy od 1000 do 10 000 kW, a w roku 1957 serie silników indukcyjnych o mocy 10-200 kW. W ZSRR nie brakowało ludzi zdolnych czy genialnych i rozne przejawy ich pracy w ogole umozliwily trwanie az tak dlugo choremu systemowi gospodarczo - politycznemu.

Sprawa "optymalnego" projektowania wielokryterialnego maszyn elektrycznych z wieloma ograniczaniami nie jest rozwiazana do dzis dnia ! Zmiennych decyzyjnych moze byc kilkaset. Stosuje sie rowniez sieci neuronowe, logike rozmyta i algorytmy genetyczne. A przeciez od pionierskich prac GE i Westinghouse mija wlasnie 60 lat.

Per analogia do maszyn elektrycznych mozna by probowac zdefiniowac co to jest "optymalny samochod" i takowy zaprojektowac.