Математическое машиностроение берет свое начало в конце XIX века с изобретения арифмометров. Среди них - машина Томсона, а также машина Однера. Последняя считается прообразом всех арифмометров, она являлась одной из наиболее популярных. Арифмометр Однера в свое время совершил прорыв в этой отрасли.
Арифмометр был изобретен в 1874 году. Но производство арифмометров началось позже. На тот момент его конструкция оказалась самой удачной из аналогичных приборов, известных миру в то время. Основным элементом устройства являлось так называемое колесо Однера, которое представляло собой колесо с переменным числом зубьев.
Арифмометр Однера
Колесо Однера имело девять зубцов, угол между двумя из них представлялся за единицу. В арифмометре имелось по одному колесу, которое предоставлялось одному разряду. Работало оно так: количество зубцов, которые выдвигались рычагом равнялось устанавливаемой цифре.
Когда рукоятка оборачивалась, зубцы сцеплялись с промежуточными шестернями и поворачивали колесо счетного регистра. Угол, на который поворачивалось это колесо, был пропорционален числу, выставленному на рычажках. Таким образом, установленное число передавалось в счетчик.
Однер не был единственным, кто работал в направлении разработки подобного колеса. Патенты на аналогичные изобретения имели Полени и Болдуин, но им не удалось их реализовать в готовом устройте. Поэтому разработчиком устройства стал Однер.
Вильгольдт Теофилович Однер
Родился Однер в Швеции в 1869 году, спустя некоторое время переехал в Россию. Работал и жил он в Санкт-Петербурге, сначала на заводе, а после на службе в Экспедиции заготовления государственных бумаг, бывшей на тот момент самым большим предприятием в Петербурге. Экспедиция занималась заготовлением бумаг государства, основана она была с целью контроля и исключения возможности изготовления на фабриках фальшивых, что до ее появления встречалось часто.
Во время работы Однер проявил себя как незаурядный изобретатель с творческим подходом. Он занимался механизацией участков производства и успешно. В том числе и его арифмометр был предназначен для механизации нумерации кредитных биллетов - операции, которая до этого выполнялась полностью вручную. Благодаря ему мы также получили такие изобретения, как турникеты, которые впоследствии применялись на пароходах, ящик для голосований, папиросная бумага.
Арифмометр
Прибор имел надежную конструкцию, которая была удачной настолько, что по прошествии длительного времени практически не получила никаких изменений. Помимо этого, достоинствами счетного устройства были физические параметры и удобная форма, что позволяло его широко использовать и этим облегчать работы вычислителя.
Характеристики прибора были следующими:
- объем устройства был небольшим, площадь, которую он занимал, равнялась всего 5 на 7 дюймов;
- устройство имело высокую прочность, а простой механизм работы позволял его легко ремонтировать;
- при изменении навыков работы действие с арифмометром можно было производить достаточно быстро;
- обучение работе на арифмометре не занимало много времени и не было трудным, научиться с ним работать мог каждый;
- арифмометр всегда выдавал правдивый результат на выходе при условии соблюдения всех действий правильно.
Поскольку после изобретения своего устройства Однер не имел средств для начала производства, он принял решение передать права на изобретение компании «Кенигсбергер и Ко». Ей, к сожалению, удалось построить лишь партию арифмометров. Они были выпущены на заводе «Людвиг Нобель», и на сегодняшний день считается, что только один прибор из этой партии уцелел. Этот уникальный образец находится в музее. За основу были взяты первые патенты, которые отличали этот арифмометр от выпускаемых серийно следующими особенностями:
- в отличие от обычного арифмометра, рукоятка у этого образца вращалась в обратном направлении: по часовой стрелке при вычитании, а при сложении - против;
- счетчик результатов располагался выше счетчика оборотов;
- цифры наносились на колесиках, и у арифмометра были специальные окошки для их считывания;
- разрядность установочного механизма равнялась восьми, счетчика результатов - десяти, а оборотов - семи, что было несколько меньше чем у серийных образцов;
- на деталях стоит число 11, предполагается, что это заводской номер.
Несколько лет Однер трудился над новой версией арифмометра, и позже он изобрел прибор, конструкция которого включала промежуточные механизмы и позволяла вращать ручку в направлении более привычном для человека. Для операции сложения и вычитания она теперь поворачивалась по часовой стрелке, то есть от себя. Установочные цифры вынесли на переднюю панель, а счетчики - рядом. Точность вычислений также повысилась, потому что регистров стало больше.
Началось производство новых усовершенствованных машин уже в 1886 году в маленькой мастерской. Но были некоторые трудности: оказалось, что все права сохранились за фирмой «Кенинсберг и Ко», поэтому Однеру выпускать арифмометры было незаконным.
В 1890 году он обратился в Департамент торговли с просьбой выдать ему десятилетнюю привилегию на выпуск улучшенных машин. Благодаря этому разрешению он, наконец, становится законным собственником изобретения. Небольшая мастерская, где изобретатель с партнерами начинали выпуск первых моделей усовершенствованной конструкции, постепенно расширяется и становится заводом. В первый год своей работы они изготовили всего 500 арифмометров, а уже через шесть лет их годовой объем составил 5000 таких приборов.
Арифмометры получают широкую известность и выставляются на международных выставках. В 1893 году они были представлены на Всемирной выставке в Чикаго и получили высшую награду, после - серебряную медаль на выставке Всероссийской промышленности в Нижнем Новгороде и золотые - в Брюсселе, а также в Стокгольме и в Париже.
В 1807 он становится единоличным собственником завода. А с 1897 года на арифмометр ставится клеймо «механический завод Однера». Сам Однер и далее занимается конструкторской деятельностью, постепенно начинает изобретать новые модели, и конструкция механизма улучшается. Стандартная разрядность установочного механизма на тот момент составляла девять, тринадцать для счетчика результатов и восемь для счетчика оборотов. Кроме того, каретка становится большей емкости.
Продажей арифмометра занимается Торговый дом Эммануила Митенца, и стоит он 115 рублей. После смерти В. Т. Однера от сердечной болезни 2 сентября 1905 года его дело продолжили друзья и родственники. Новая марка, под которой выпускаются приборы на заводе, называется «Однер-оригинал». Завод после революции переименовывается, и выпуск арифмометра прекращается.
Возрождается выпуск механических счетных машин в 1920 годах на Государственном механическом заводе имени Дзержинского в Москве. Постепенно арифмометры усовершенствуются, начинают выпускаться под другими марками: «Союз», «Динамо», «Феликс». Последние были наиболее популярными. Арифмометры «Феликс» отличались меньшими габаритами и усовершенствованным транспортом механизма. Выпускалось их в СССР очень много, несколько миллионов машин за 40 лет без внесения существенных изменений в конструкцию прибора.
Дальнейшее развитие арифмометра
Производство и выпуск устройств продолжались по всему миру. Среди них наиболее известными были «Фацит», «Вольтер», «Мерчант» и другие. «Фацит» являлся прямым потомком арифмометра системы Однера. В 1932 году на его базе был разработан первый клавишный арифмометр. Под марками «Брунсви», «Вальтер» и «Триумфатор» были разработаны первые электромеханические арифмометры. Отечественная аналогичная машина «ВК-1» была создана на Пензенском заводе «Счетмаш» в 1951 году.
После она стала основой для выпуска полуавтоматических машин с десятью клавишами «ВК-2», «ВК-3», которые в свое время получили очень широкое распространение.
Одна из наиболее удачных модификаций арифмометра Однера, выпускавшихся в Советском Союзе, - машина «Феликс». Она надежно работала и была широкодоступной.
Сейчас арифмометры считаются раритетом. Их можно встретить в основном в музеях и в частных коллекциях. А стоимость наиболее ранних и редких моделей может быть достаточно высокой.
Все началось со сказки. Ведь «Путешествия Гулливера» - все же сказка? Сказка, которую рассказал злой и остроумный Джонатан Свифт (Jonathan Swift) (1667 — 1745) . Сказка, в которой он осмеял многие глупости и благоглупости современного ему мира. Да что там осмеял - бесстыдно помочился на все, что возможно. Как герой его произведения, который залил мочой королевский дворец в Лилипутии, когда тот загорелся.
В третьей книге о путешествиях Гулливера сей здравомыслящий корабельный врач попадает на летающий остров Лапуту, где проживают гениальные ученые. Ну, от гениальности до сумасшествия один шаг и, по мнению Джонатана Свифта, лапутянские ученые этот шаг сделали. Их изобретения должны бы сулить выгоды всему человечеству. Между тем, выглядят они смешно и жалко.
Среди прочих лапутянских ученых был один, который придумал машину для написания гениальных изобретений, романов, научных трактатов. Все это должно было возникнуть совершенно случайным образом на машине, состоящей из множества кубиков, похожих на игральные кости. Сорок учеников крутили ручки, приводившие в движения все эти кубики, которые в результате поворачивались различными гранями, образовывая всякие слова и сочетания слов, из которых рано или поздно должны были сложиться гениальные творения.
Известно, что Дж.Свифт в виде этого ученого спародировал своего старшего современника Готфрида Вильгельма Лейбница (Gottfried Wilhelm von Leibniz) (1646 — 1716) . Честно говоря, Лейбниц такого осмеяния не был достоин. На его научном счету множество открытий и изобретений, в том числе - математический анализ, дифференциальное и интегральное исчисления, комбинаторика и математическая логика. Царь Петр I (о нем было написано 25.04.2014) во время своего пребывания в Германии в 1712 году встречался с Лейбницем. Лейбниц смог внушить российскому императору две важных идеи, которые повлияли на дальнейшее развитие Российской империи. Это идея о создании Императорской Академии наук и идея «Табели о рангах»
Среди изобретений Лейбница - первый в мире арифмометр, изобретенный им в 1672 году. Этот арифмометр должен был автоматизировать арифметические вычисления, которые до этого считались прерогативой человеческого разума. В общем, Лейбниц на вопрос «может ли машина мыслить?» ответил положительно, и Свифт его за это осмеял.
Собственно говоря, Г.В.Лейбница нельзя считать настоящим изобретателем арифмометра. Он придумал идею, он изготовил прототип. Но по-настоящему арифмометр был придуман в 1874 году Вильгодом Однером. В.Однер был шведом, но жил в Санкт-Петербурге. Изобретение свое он запатентовал сначала в России, а потом в Германии. И производство арифмометров Однера началось в 1890 году в Петербурге, а в 1891 году - в Германии. Так что Россия не только родина слонов, но также родина арифмометров.
После революции производство арифмометров в СССР сохранилось. Арифмометры первоначально производили в Москве, на заводе имени Дзержинского. Поэтому и назвали его «Феликсом». Вплоть до 1960-х годов арифмометры производили заводы в Курске и в Пензе.
«Изюминкой» конструкции арифмометра В.Однера было особенное зубчатое колесо с переменным количеством зубцов. Колесо это называлось «Колесом Однера» и в зависимости от положения специального рычажка могло иметь от одного до девяти зубцов.
На панели арифмометра было 9 разрядов. Соответственно на оси арифмометра были закреплены 9 колес Однера. Числа в разрядах устанавливались перемещением рычажка по панели в одну из 10 позиций, от 0 до 9. При этом на каждом из колес выдвигалось соответствующее количество зубцов. После набора числа можно было провернуть рукоятку в одну сторону (для сложения) или в другую сторону (для вычитания). При этом зубцы каждого колеса входили в зацепление с одной из 9 промежуточных шестерен и проворачивали их на соответствующее количество зубцов. На результирующем счетчике появлялось соответствующее число. После этого набиралось второе число и производилось сложение или вычитание двух чисел. На каретке арифмометра находился счетчик оборотов ручки, который при необходимости обнулялся.
Умножение производилось многократным сложением, а деление - многократным вычитанием. Но умножать многозначные числа, например, 15 на 25, выставив сначала число 15, а затем прокрутив ручку арифмометра 25 раз в одну сторону, было утомительно. При подобном подходе в вычисления легко могла вкрасться ошибка.
Для умножения или деления многозначных чисел каретка делалась подвижной. При этом умножение, например на 25 сводилось к сдвигу каретки вправо на один разряд, двум поворотам ручки в сторону «+». После этого каретка сдвигалась влево и ручка проворачивалась еще 5 раз. Точно так же производилось деление, только ручку следовало вращать в сторону «-»
Арифмометр был простым, но очень эффективным устройством. Пока не появились электронные вычислительные машины и калькуляторы, он широко применялся во всех отраслях народного хозяйства СССР.
И в научных учреждениях тоже. Расчеты по атомному проекту велись на арифмометрах. А вот расчет вывода на орбиту спутников и расчеты водородной бомбы были очень сложными. Произвести их вручную уже не представлялось возможным. Так в Советском Союзе было дано добро на производство и использование электронных вычислительных машин. Хотя кибернетика, как известно, была публичной девкой на ложе американского империализма.
кто создал самый первый арифмометр? и получил лучший ответ
Ответ от Лунный кот[гуру]
150-100 г. до н. э. - в Греции создан антикитерский механизм
1623 г. - Вильгельм Шиккард изобрёл «вычислительные часы»
1642 г. - Блез Паскаль изобрёл «паскалину»
1672 г. - Создан Калькулятор Лейбница - первый в мире арифмометр. В 1672 году появилась двухразрядная, а в 1694 году - двенадцатиразрядная машина. Практического распространения этот арифмометр не получил, так как был слишком сложен и дорог для своего времени.
1674 г. - создана машина Морленда
1820 г. - Тома де Кольмар начал серийный выпуск арифмометров. В общем, они были сходны с арифмометром Лейбница, но имели ряд конструктивных отличий.
50-е гг. XIX в. - П. Л. Чебышев создал первый в России арифмометр.
1890 г. - начато серийное производство арифмометров Однера - самого распространённого типа арифмометров XX века. К арифмометрам Однера относится, в частности, знаменитый «Феликс» .
1919 г. - Появился Mercedes-Euklid VII - первый в мире вычислительный автомат, то есть арифмометр, способный, самостоятельно осуществлять все четыре основных арифметических действия.
1950-е гг. - Расцвет вычислительных автоматов и полуавтоматических арифмометров. Именно в это время выпущена большая часть моделей электромеханических вычислительных машин.
1969 г. - Пик производства арифмометров в СССР. Выпущено около 300 тысяч «Феликсов» и ВК-1.
конец 1970-х - начало 1980-х - Примерно в это время электронные калькуляторы окончательно вытеснили арифмометры с прилавков магазинов
Ответ от Ђемнобелос
[гуру]
Профессор математики Вильгельм Шикард - первая засведетельствованная вычеслительная машина на шестирёнках.
Более усовершествованный арифмометр с двоичным счислением создал в 1673 году Готфрид Вильгельм фон Лейбниц. Первое серийное производство арифмотров с точность до 20-го десятичного знака с 1821 года создателем Шарлем Ксавье Тома де Кольмаром (ответ пользователя "Лунный кот" - не точно...)
Ответ от Вован де Морт
[гуру]
Иоган Себастьян Арифмометр
Ответ от Odins
[гуру]
именно машина с колёсиками и цифрами появилась во времена порижской револющии
а так долее раннеее ее появление было в древней греции когда на одной из затонувших голер было найдено некое медное устройство способное вычеслять и показывать многие астрономические обьекты
Ответ от 3 ответа [гуру]
Предназначенная для точного умножения и деления, а также для сложения и вычитания.
Настольная или портативная: Чаще всего арифмометры были настольные или «наколенные» (как современные ноутбуки), изредка встречались карманные модели (Curta). Этим они отличались от больших напольных вычислительных машин, таких как табуляторы (Т-5М) или механические компьютеры (Z-1 , Разностная машина Чарльза Бэббиджа).
Механическая: Числа вводятся в арифмометр, преобразуются и передаются пользователю (выводятся в окнах счётчиков или печатаются на ленте) с использованием только механических устройств. При этом арифмометр может использовать исключительно механический привод (то есть для работы на них надо постоянно крутить ручку. Этот примитивный вариант используется, например, в «Феликсе») или производить часть операций с использованием электромотора (Наиболее совершенные арифмометры - вычислительные автоматы, например «Facit CA1-13», почти при любой операции используют электромотор).
Точное вычисление: Арифмометры являются цифровыми (а не аналоговыми, как например логарифмическая линейка) устройствами. Поэтому результат вычисления не зависит от погрешности считывания и является абсолютно точным.
Умножение и деление: Арифмометры предназначены в первую очередь для умножения и деления. Поэтому почти у всех арифмометров есть устройство, отображающее количество сложений и вычитаний - счётчик оборотов (так как умножение и деление чаще всего реализовано как последовательное сложение и вычитание; подробнее - см. ниже).
Сложение и вычитание: Арифмометры могут выполнять сложение и вычитание. Но на примитивных рычажных моделях (например, на «Феликсе») эти операции выполняются очень медленно - быстрее, чем умножение и деление, но заметно медленнее, чем на простейших суммирующих машинах или даже вручную .
Не программируемый: При работе на арифмометре порядок действий всегда задаётся вручную - непосредственно перед каждой операцией следует нажать соответствующую клавишу или повернуть соответствующий рычаг. Это особенность арифмометра не включается в определение, так как программируемых аналогов арифмометров практически не существовало.
Исторический обзор
Модели арифмометров
Счётная машинка Феликс (Музей Воды, Санкт-Петербург)
Арифмометр Facit CA 1-13
Арифмометр Mercedes R38SM
Модели арифмометров различались в основном по степени автоматизации (от неавтоматических, способных самостоятельно выполнять только сложение и вычитание, до полностью автоматических, снабженных механизмами автоматического умножения, деления и некоторыми другими) и по конструкции (наиболее распространены были модели на основе колеса Однера и валика Лейбница). Следует сразу же отметить, что неавтоматические и автоматические машины выпускались в одно и то же время - автоматические, конечно, были гораздо удобнее, но они стоили примерно на два порядка дороже неавтоматических .
Неавтоматические арифмометры на колесе Однера
- «Ариθмометръ системы В. Т. Однеръ» - первые арифмометры этого типа. Выпускались при жизни изобретателя (примерно 1880-1905 гг.) на заводе в Петербурге.
- «Союз» - выпускался с 1920 г. на Московском заводе счётных и пишущих машин.
- «ОригиналДинамо» выпускался с 1920 г. на заводе «Динамо» в Харькове .
- «Феликс » - самый распространённый арифмометр в СССР. Выпускался с 1929 по конец 1970-х.
Автоматические арифмометры на колесе Однера
- Facit CA 1-13 - один из самых маленьких автоматических арифмометров
- ВК-3 - его советский клон.
Неавтоматические арифмометры на валике Лейбница
- Арифмометры Томаса и ряд похожих рычажных моделей, выпускавшихся до начала XX века.
- Клавишные машины, например, Rheinmetall Ie или Nisa K2
Автоматические арифмометры на валике Лейбница
- Rheinmetall SAR - Один из двух лучших вычислительных автоматов Германии. Его отличительная особенность - маленькая десятиклавишная (как на калькуляторе) клавиатура слева от основной - использовалась для ввода множителя при умножении.
- ВМА, ВММ - его советские клоны.
- Friden SRW - один из немногих арифмометров, способных автоматически извлекать квадратные корни.
Другие арифмометры
Mercedes Euklid 37MS, 38MS, R37MS, R38MS, R44MS - эти вычислительные автоматы были основными конкурентами Rheinmetall SAR в Германии. Они работали чуть медленнее, но обладали большим числом функций.
Использование
Сложение
- Выставьте на рычажках первое слагаемое .
- Поверните ручку от себя (по часовой стрелке). При этом число на рычажках вводится в счётчик суммирования.
- Выставьте на рычажках второе слагаемое.
- Поверните ручку от себя. При этом число на рычажках прибавится к числу в счётчике суммирования.
- Результат сложения - на счётчике суммирования.
Вычитание
- Выставьте на рычажках уменьшаемое .
- Поверните ручку от себя. При этом число на рычажках вводится в счётчик суммирования.
- Выставьте на рычажках вычитаемое.
- Поверните ручку на себя. При этом число на рычажках вычитается из числа на счётчике суммирования.
- Результат вычитания на счётчике суммирования.
Если при вычитании получается отрицательное число, в арифмометре звенит звоночек. Так как арифмометр не оперирует с отрицательными числами, надо «отменить» последнюю операцию: не изменяя положения рычажков и консоли, проверните ручку в обратном направлении.
Умножение
Умножение на небольшое число
- Выставьте на рычажках первый множитель.
- Крутите ручку от себя, пока на счётчике прокруток не появится второй множитель.
Умножение при помощи консоли
По аналогии с умножением столбиком - умножают на каждый разряд, записывая результаты со смещением. Смещение определяется тем, в каком разряде стоит второй множитель.
Для перемещения консоли используйте ручку спереди арифмометра (Феликс) или клавиши со стрелками (ВК-1, Rheinmetall).
Разберём пример: 1234x5678:
- Переместите консоль влево до упора.
- Выставьте на рычажках множитель с большей (на глаз) суммой цифр (5678).
- Крутите ручку от себя, пока на счётчике прокруток не появится первая цифра (справа) второго множителя (4).
- Переместите консоль на один шаг вправо.
- Аналогично проделывайте пункты 3 и 4 для остальных цифр (2-й, 3-ей и 4-й). В итоге на счётчике прокруток должен быть второй множитель (1234).
- Результат умножения - на счётчике суммирования.
Деление
Рассмотрим случай деления 8765 на 432:
- Выставьте на рычажках делимое (8765).
- Переместите консоль на пятый разряд (на четыре шага вправо).
- Отметьте конец целой части делимого металлическими «запятыми» на всех счётчиках (запятые должны стоять в столбик перед цифрой 5).
- Поверните ручку от себя. При этом делимое вводится в счётчик суммирования.
- Сбросьте счётчик прокруток.
- Выставьте на рычажках делитель (432).
- Переместите консоль так, чтобы старший разряд делимого совместился со старшим разрядом делителя, то есть на один шаг вправо.
- Крутите ручку на себя, пока не получите отрицательное число (перебор, отмечаемый звуком колокольчика). Верните ручку на один оборот обратно.
- Переместите консоль на один шаг влево.
- Проделывайте пункты 8 и 9 до крайнего положения консоли.
- Результат - модуль числа на счётчике прокруток, целая и дробная части разделены запятой. Остаток - на счётчике суммирования.
Примечания
См. также
Литература
- Организация и техника механизации учёта; Б. Дроздов, Г. Евстигнеев, В. Исаков; 1952
- Счётные машины; И. С. Евдокимов, Г. П. Евстигнеев, В. Н. Криушин; 1955
- Вычислительные машины, В. Н. Рязанкин, Г. П. Евстигнеев, Н. Н. Тресвятский. Часть 1.
- Каталог центрального бюро технической информации приборостроения и средств автоматизации; 1958
Ссылки
- // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : В 86 томах (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.
- Фотографии Арифмометра ВК-1 (Счетмаш), в том числе и изнутри (увеличение по клику мышью)
- Arif-ru.narod.ru - Большой руссоязычный сайт, посвящённый арифмометрам (рус.)
- Фотографии советских арифмометров на сайте Сергея Фролова (рус.)
- rechenmaschinen-illustrated.com: Фотографии и краткие описания многих сотен моделей арифмометров (англ.)
- (англ.)
Готфрид Вильгельм Лейбниц в 1694 году создал машину, которая давала возможность механически выполнять операции умножения и получила название «калькулятор (арифмометр) Лейбница». Главной частью у арифмометра был ступенчатый валик, так называемый цилиндр с разной длины зубцами, они могли взаимодействовать со счетным колесом. А передвигая это колесо вдоль валика, оно цеплялось за необходимое число зубцов, что обеспечивало установку нужной цифры.
По существу, арифмометр Лейбница был первой арифметической машиной в мире, которая предназначена для выполнения четырех основных арифметических операций и позволяющая применять 9-разрядный множитель с 8-разрядным множимым для получения 16-разрядного произведения. По сравнению с устройством Паскаля, арифмометр существенно ускорял выполнение арифметических операций, однако не получил особое распространение по причине отсутствия на него спроса и конструкционной неточности. Но сама идея Лейбница оказалась весьма плодотворной — установить ступенчатый валик в свой арифмометр. Фото для сравнения можно найти в интернете.
Как считает Норберт Винер — святым покровителем кибернетики мог бы стать и Лейбниц, имея в виду его работы по двоичной системе счисления и математической логике. Однако в те времена ученые редко оказывались теоретиками, поэтому Лейбниц стал вехой в истории информатики и кибернетики. Так появился прототип — первый арифмометр 1672.
