Що таке арифмометри?

Арифмометр – від грецького "Arithmós" (число) і "Metr" (вимірювати). У найбільш загальному визначенні арифмометр – це механічна обчислювальна машина, призначена для точного множення і ділення, а також для складання і віднімання

Загальний опис арифмометрів

Найчастіше арифмометри були настільні або «наколінні» (як сучасні ноутбуки), зрідка зустрічалися кишенькові моделі (Curta). Цим вони відрізнялися від великих підлогових обчислювальних машин, таких як табулятори або механічні комп'ютери.

Числа вводиться в арифмометр, перетворюються і передаються користувачеві (виводяться у вікнах лічильників або друкуються на стрічці) з використанням тільки механічних пристроїв. При цьому арифмометр може використовувати виключно механічний привід (тобто для роботи на них треба постійно крутити ручку. Цей примітивний варіант використовується, наприклад, в «Феліксі») або виробляти частину операцій з використанням електромотора (Найбільш досконалі арифмометри – обчислювальні автомати, наприклад «Facit CA1-13 », майже при будь-якій операції використовують електродвигун).

Арифмометри є цифровими (а не аналоговими, як наприклад логарифмічна лінійка) пристроями. Тому результат обчислення не залежить від похибки зчитування і є абсолютно точним.

Арифмометри призначені в першу чергу для множення і ділення. Тому майже у всіх арифмометрів є пристрій, який відображає кількість додавань і вирахувань – лічильник обертів (так як множення і ділення найчастіше реалізовано як послідовне додавання і віднімання; докладніше – див нижче).

Арифмометри можуть виконувати додавання і віднімання. Але на примітивних важільних моделях (наприклад, на «Феліксі») ці операції виконуються дуже повільно – швидше, ніж множення і ділення, але помітно повільніше, ніж на найпростіших підсумовуючих машинах або навіть вручну.

При роботі на арифмометрі порядок дій завжди задається вручну – безпосередньо перед кожною операцією слід натиснути відповідну клавішу або повернути відповідний важіль. Це особливість арифмометра не включається до визначення, так як програмованих аналогів арифмометрів практично не існувало.

Історія створення арифмометрів

Прародителями цього виду пристроїв стали звичайні механічні годинники, що з'явилися ще в XI столітті. За переказами їх творцем став монах Герберт Аурельком.

Майже три століття талановиті вчені, інженери і конструктори створювали механічні лічильні машини, які полегшують виконання чотирьох математичних дій. Названі на початку минулого сторіччя арифмометра, вони залишалися самими популярними математичними машинами в різних сферах діяльності людини до середини ХХ ст.

До початку ХIХ в. з розвитком промисловості і торгівлі, розширенням фінансових операцій все гостріше відчувалася потреба в швидких і точних розрахунках. Одиничні авторські екземпляри не могли задовольнити всезростаючий попит на обчислювальну техніку.

Вперше в світі промислове виробництво лічильних машин організував талановитий інженер і підприємець з невеликого містечка Кольмар в Ельзасі Карл Ксавьє Томас (1785-1870) – засновник і керівник двох паризьких страхових товариств з ліричними назвами «Фенікс» та «Солейль» (Сонце). Йому прийшла в голову чудова ідея: побудувати лічильну машину, звалити на її плечі всі необхідні розрахунки. Тоді з'явиться можливість значно скоротити кількість службовців у страхових товариствах і збільшити доходи в багато разів.

У 1818 р. К. Томас, скориставшись ідеями знаменитого німецького вченого Готфріда Лейбніца (1646-1716), винайшов рахункову машину для виконання чотирьох арифметичних дій і назвав її арифмометром.

У машині Г. Лейбніца слід відзначити два блискучих рішення: використання східчастих валиків для установки чисел і передачі десятків, які згодом отримали назву «східчастих валиків Лейбніца», а також поділ машини на рухому і нерухому частини, що забезпечують можливість множення багатоцифрових чисел.

Основу конструкції арифмометра К. Томаса склали ступінчасті вали Г. Лейбніца. Одному розряду відповідав один ступінчастий валик. Проти кожного валика перебувала настановна зубчатка, яка могла рухатися вздовж чотиригранної осі за допомогою повзуна, що закінчується на лицьовій панелі кнопкою. При установці чисел кнопка вільно пересувалася по прорізах-розрядами, тим самим пересуваючи настановну зубчатку по осі до її збігу з потрібною цифрою. Обертаючи за допомогою рукоятки ступінчасті валики, зубчатка входить в зачеплення з відповідним числом сходинок на валику і повертає його на той чи інший кут. На осях знаходяться проміжні шестерні, які передають це обертання цифровому колесу лічильника.

Крім східчастих валиків К. Томас застосував у своїй машині ще одну ідею Г. Лейбніца: рухому каретку, яка дозволяла множити і ділити числа методом багаторазового порозрядного додавання або віднімання.

Принципова конструктивна відмінність арифмометра К. Томаса від машини Г. Лейбніца полягало в тому, що рахунковий механізм став розташовуватися на рухомий каретці, а настановний – на нерухомої частини. Крім того, використовувалися й інші новинки. Поряд із багатьма перевагами виділялися недоліки: відсутність механізму, що регулює пересування каретки, незручне пристрій перемикання арифметичних дій, горизонтальне розташування робочої панелі. І ось з 1821 р. у власних майстернях у Парижі К. Томас починає виробництво арифмометрів – народжується рахункове машинобудування. У перший рік було виготовлено 15 машин, а потім щорічно випускалося до 100 примірників. Термін «арифмометр», запропонований К. Томасом, міцно утвердився в рахунковій техніці: всі машини, що виконують чотири дії, було прийнято називати арифмометра.

Арифмометри К. Томаса швидко набувають популярності далеко за межами Франції. У 1896 р. в першій російській монографії «Прилади й машини для механічного виробництва арифметичних дій» Володимир Георгійович фон-Бооль писав: «півгодини достатньо, щоб виконати без всякого розумового стомлення і з повною точністю роботу цілого дня. Великі установи, застосувавши у себе машину Томаса, знаходять нікчемним зроблену на неї витрату, яка швидко покривається зменшенням числа службовців ». А вартість машини К. Томаса була не малою – до 400 франків. І все-таки до середини XIX ст. попит на цю техніку значно зростає. Арифмометри К. Томаса починають випускати в Австрії на заводі Х. Бунцеля.

Протягом багатьох років конструкція арифмометра К. Томаса привертала учених, інженерів, механіків. З'явилося кілька модифікацій, що одержали назву «томас-машин», в яких основна ідея винахідника залишалася незмінною. У 1870-і рр.. в Німеччині здобула популярність «томас-машина» Бургардта, в якій використовувався дзвінок при некоректних операціях, зокрема при відніманні більшого числа з меншого.

У 1889 р. лондонський інженер Дж. Едмондзон видозмінив арифмометр К. Томаса, надавши йому оригінальну циліндричну форму, і назвав його круговим арифмометром. У цій машині роль каретки виконує рухливий коло, розташований в центрі машини. Установчий механізм має дугоподібну форму, на ньому по радіусах-розрядами переміщаються настановні планки. Арифмометр має спрощений механізм гасіння та передачі десятків, але принципових змін в конструкції не відбулося. Його доля склалася так само, як у круглих арифмометрів ХУIII в., Які не набули поширення через складність конструкції, непростий експлуатації і великих габаритів.

На початку ХХ сторіччя починається промислове виробництво «томас-машин» в Німеччині. «Томас-машини» конструкції Людвіга Шпітц випускалися в Берліні фірмою «Людвіг Шпітц». Вони зареєстровані патентами в Берліні, Відні, Нью-Йорку, Парижі.

На заводі «Саксонія» в Глазхютте було організовано виробництво «томас-машин» дещо інший конструкції. Для арифмометрів «Саксонія» характерний дугоподібний настановний механізм, на якому набір чисел проводиться за допомогою важелів зі стрілками (рухом уздовж дуги). Ці машини отримали патенти у багатьох країнах.

Арифмометри «Шпітц» і «Саксонія», як і всі «томас-машина» з важільним настановним механізмом, не набули широкого практичного використання, тому що були громіздкі, не зовсім прості в експлуатації і дороги. Вони не витримали конкуренції російських арифмометрів В.Т. Однера, які до середини 1920-х рр.. випускалися серійно в багатьох країнах і заповнили світовий ринок.

Разом з тим важливим достоїнством арифмометра К. Томаса було те, що його конструкція не створювала проблем при заміні важільного пристрою введення клавішним. Тому на початку ХХ століття на основі конструкції «томас-машин» були розроблені перші механічні клавішні арифмометри. Їх стрімкий розвиток було пов'язано з початком механізованого обліку та обчислювальних робіт, створенням рахункових бюро і контор в найбільш розвинених країнах.

У 1911 р. американський інженер Ф. Болдуін запропонував першу «томас-машину Монро», у якій механізм для установки чисел представляє собою восьмирозрядному клавіатуру, в кожному вертикальному ряду-розряді розташовувалося по дев'ять клавіш з цифрами від 0 до 9. Арифмометри "Монро" випускалися в Нью-Йорку фірмою «Монро Калькулейтінг Машині Компані» до кінця 1930-х рр.., За цей час було освоєно кілька моделей з різними обчислювальними можливостями.

В Європі промислове виробництво клавішних арифмометрів налагодив талановитий німецький інженер і підприємець Карл Ліндстрем. Його конструкція відрізнялася оригінальністю: традиційне горизонтальне розташування східчастих валиків він замінив на вертикальне і змістив їх у шаховому порядку. Це дозволило скоротити габарити машини. Під маркою «Рекорд» машини випускалися з середини 1920-х рр.. Так поступово розширювалася технічна база для організації механізованого обліку та формування машинолічильних бюро.

У нашій країні ця робота проводиться з 1923 р. Вітчизняне рахункове машинобудування тільки зароджувалося, тому використовували головним чином імпортну техніку провідних зарубіжних фірм. З метою популяризації новітніх засобів і методів обліку в 1926 р. в Москві при Інституті техніки керування та акціонерному товаристві «Оргстрой» була створена постійна всесоюзна виставка «Соціалістичний облік». Вона стала центром теоретичної і практичної підготовки фахівців у цій галузі і володіла єдиною в країні і дуже повною колекцією обчислювальних пристроїв вітчизняного та зарубіжного виробництва. На виставці були представлені різні модифікації «томас-машин», в т. ч. найбільш відомі електромеханічні арифмометри, які широко застосовувалися в нашій країні: «Архімедес», «Монро», «Рейнметалл». Причому на перших етапах розвитку це були напівавтоматичні машини. Порядок виконання арифметичних дій практично не відрізнявся від роботи на машинах з важільним настановним механізмом, тобто множення і ділення здійснювалося напівавтоматично методом багаторазового порозрядного додавання і віднімання.

Перші вітчизняні «томас-машини» були розроблені в 1935 р. на московському заводі «Счетмаш» ім. Дзержинського. Вони отримали назву КСМ (клавішна рахункова машина) і випускалися до 1941 р. Поновилося це виробництво тільки в 1960 р. на курському заводі «Счетмаш». Це була нова модель «ВМП-2» (обчислювальна многоклавішная напівавтоматична).

Багаторічна робота по вдосконаленню та відпрацювання конструкції «томас-машин», побудованих за принципом східчастих валиків Г. Лейбніца, завершилася створенням електромеханічних автоматичних арифмометрів. Найбільш відомі німецька модель «Зоемтрон-214» і вітчизняна «ВММ-2» (обчислювальна многоклавішная машина). У 1960-і рр.. вони стояли на робочих столах фахівців самих різних професій.

Згадуючи ці роки, перші користувачі «томас-машин» посміхаються, робота була досить вражаючою: сильний шум від пересування каретки, гуркіт від «стопора», якщо виконана некоректна операція, швидка стомлюваність і дратівливість. Незважаючи на це, електромеханічні арифмометри до початку 1970-х рр.. (Масового виробництва ЕКВМ) залишалися добрими помічниками обчислювачів.

Сьогодні арифмометри К. Томаса і його модифікації – музейна рідкість, з ними можна познайомитися тільки в зборах музеїв і приватних колекціях.

Джерела інформації:

  • arif-ru.narod.ru – Арифмометр: що це таке
  • schools.keldysh.ru – Арифмометр Карла Томаса і його модифікації
  • arif.boom.ru – Як користуватися арифмометром
  • ru.wikipedia.org – Арифмометр
  • elanina.narod.ru – Від арифмометра до релейним обчислювальним системам
  • www.bashedu.ru – Арифмометр

Category: Наука та освіта

Comments (Прокоментуй!)

There are no comments yet. Why not be the first to speak your mind.

Leave a Reply