デルタ

Deltar ( Delta Getij Analogon Rekenmachine、英訳: Delta Tide Analogue Calculator ) は、1960年から1984年にかけて Delta Works の設計と実行に使用されたアナログ コンピュータです。Johan van Veen によって考案され、 1944年から1946年にかけて最初のプロトタイプも製作されました。1959年に van Veen が死去した後、JC Schönfeld と CM Verhagen によって開発が引き継がれました。

Deltarは1960年に初めて使用され、以前のアナログコンピュータである大型のElectrisch model van waterlopen（英語：Electric model of watercourses）の後継機でした。^[1]

Deltar は、オランダのデルタ地帯における区画化ダムの建設などの介入の影響や潮の動きを予測するために必要な複雑な計算を実行するために特別に設計および構築されました。 Deltar の設計は、水と電気の現象間の水力学的類似性に基づいています。水位、流れ、慣性、貯水量に類似して、コンピューターの設計では、電圧、電流、自己インダクタンス、静電容量などの電気現象が使用されました。

潮汐計算は、20世紀初頭のオランダにおける工学研究の焦点となっていた。1916年、ジェラルド・ヘンリ・デ・フリース・ブルックマンは潮位を計算する実用的な方法を提案した。^[2] 1926年、ヘンドリック・ローレンツはゾイデル海工場の潮位を予測する2つの方法を開発しました。^[3]

潮汐運動の微分方程式を解く方法論は、その後も継続的に研究され、改良されてきました。特にJP Mazure ^[4]、HJ Stroband ^{[5]、[6] [7]、} Jo Johannis Dronkers ^[8]、H. Holsters ^[9]、Johan Christoph (JC) Schönfeld ^{[10]らが研究に取り組んでいます。}

1930年代、ヨハン・ファン・ヴェーンは潮流と電流を比較するモデルに取り組んだ。当初はその信頼性に懐疑的だったが、ファン・ヴェーンは「電気的方法」の開発を続け、オランダの雑誌『デ・インジェニエール』の記事で「比較的精度の高い」「シンプルな工学的方法」と評した。^{[11] [12]}

彼の方法は、複雑な数学的努力を必要とするドロンカーズのようなより数学的な潮汐計算方法とは対照的であった。ドロンカーズは潮汐計算に関するいくつかの論文を発表し、 1964年には最高傑作である「河川と沿岸水域における潮汐計算」を発表した。この論文は潮汐計算理論の分野におけるベンチマークであり、1965年にオランダ王立技術者協会からコンラッド賞を授与された。^[13]

ドロンカースの計算手法は厳密ではあったが、その複雑さと計算量の大きさからファン・フェーンは批判し、それがタイムリーな実用化を妨げる可能性があると考えた。^[14]これに比べてデルターは潮汐計算を迅速かつ正確に行う方法を提供した。^[14]

1953年の北海洪水の後、アムステルダム水利庁長官AGマリス率いるデルタ委員会（英語：Delta Commission）が設立された。この委員会は運輸水利大臣から、将来このような災害を防ぐための計画を策定するよう命じられた。デルタ計画は洪水前からファン・フェーンによって考案されていたが、この洪水により計画の推進が早まり、オランダの海岸線が約700キロメートル短縮されることとなった。デルタ工事の規模と複雑さを考えると、手動計算方法と比較してDeltarによる計算時間の短縮が有利となるだろう。^{[15] [16]}

Deltarは、潮汐のシミュレーションと河川環境の分析のために設計された高度なシステムであり、電気量を使用して潮汐データ、河川の流れ、環境要因をアナログ形式に変換します。このプロセスにより、自然環境での流体力学シミュレーションに不可欠な、時間とともに変化する要素の動的モデリングが可能になりました。^[17]

Deltarは、研究対象の河川システムの異なる部分を表す複数のセクションで構成されており、各河川セグメントを正確にシミュレートするためには、特定の値を持つ初期構成が必要でした。潮位や風の状態の変化などの入力は、パンチテープにエンコードされることがよくあり、シミュレーションのために電気信号に変換されました。^[17]

機械の出力システムはシミュレーションを記録し、水の流れや流れについての洞察を提供した。デルタの計算速度は時間スケール設定によって調整され、計算能力とデータの入出力速度のバランスを管理した。^{[1] [17] [18]}

Deltarの各モジュールは、電流と電圧を使用して、川の両端の水の流れと水位を再現しました。中央の計算要素であるオペアンプは、相互接続された一次微分方程式を継続的に解きました。^[1]

Deltarは40ユニットの3つのグループで構成され、必要な入力および出力ツールが装備されていました。各ユニットは川のセクションを表し、最大3つの潮汐問題を同時に調査できます。アナログセクションは、長さ、幅、深さ、抵抗係数などの川セクションの水力特性を即座に反映するように設定されました。^{[16] [19]}

Deltarの特徴は手動と自動の調整です。基本設定は手動で入力し、水位の変化は各モジュールのサーボモーター制御抵抗器を介して自動調整をトリガーします。これにより、シミュレーションで水位の変化が動的に反映されます。^[1]

デルタの機械式ファンクションジェネレータは、サーボモータースピンドルで駆動され、各河川区間の水の挙動を正確にモデル化するために不可欠でした。オペアンプの要求される低ドリフトと高コモンモード除去は、ミラーガルバノメータベースのアンプを使用することで実現しました。各モジュールにはこのようなアンプが4つあり、サーボ回路にはECC81デュアルトライオード 真空管が組み込まれ、精度と安定性を確保しました。^[18]

Deltarはリアルタイムの100倍の速度でシミュレーションを実行でき、多用途で、広範囲の水力特性を調整できるため、さまざまな河川の種類やレイアウトに使用できます。^{[20] [21]}

デルタの最初の主要な任務は、デルタ計画の実施中および実施後の北デルタ地域の潮汐の動きを研究することであった。また、以下の目的でも使用された。^{[22] [23] [24] [25] [26]}

• Volkerak ( Volkerakdam )、Grevelingen ( Grevelingendam )、Brouwershavense Gat ( Brouwersdam )の閉鎖に関する運営ガイダンス。
• デンヘルダー、アイマウデン、スヘフェニンゲンの港におけるセイシュの発生に関する研究。
• 北海運河とアイ湾沿いの高潮時の水位の調査。
• Stormvloedkering Hollandse IJsselによるさまざまな閉鎖操作中のHollandse IJsselの水の動きに関する研究。

Deltarは高度な機能を備えていたが、 Electrologica X1に代表されるデジタルコンピューティングの登場により、すぐにアナログ方式の影に隠れてしまった。 ^{[18] 1984年以降、このシステムは解体され、ほぼ完全に失われた。しかし、4台が保存されていることが知られており、そのうち3台は}Deltapark Neeltje Jansに展示されており、1台はアムステルダム大学コンピュータ博物館に展示されている。^[1]

• デルタワークス
• オランダの洪水対策
• 石黒ストームサージコンピュータ
• ライクスウォーターステート