Арифмометр - механическая счетная машина

Потребность в счете и понятие числа возникли у человека еще до появления письменности. Первыми приспособлениями для счета были пальцы, камушки, счетные доски – абак. Развитие торговли, навигации и науки требовало сложных расчетов, которые немеханическим способом все труднее было осуществить. Ученые работали над автоматизацией вычислений еще с античности. Счетное устройство II в. до н.э.-Антикитерский механизм был найден на затонувшем корабле. На рубеже 16-17 вв. появляется русский абак – счеты. В 17 веке для операций умножения Джон Непер изобретает счетный прибор, по факту являющийся набором палочек на специальной сегментированной доске, а в 1620-е появляется логарифмическая линейка.

Изобретение арифмометра коренным образом изменило вычислительный процесс.

Понятие арифмометра. История изобретения

Арифмометр (от греч. «arithmós» - число и «metr» - измерять) представляет собой механическую вычислительную машину, которая выполняет арифметические функции сложения, вычитания, умножения и деления. Арифмометры, в отличие от напольных табуляторов, это настольные механические модели. Арифмометр позволял оперировать с большими числами, процесс вычисления был точный. Для работы на арифмометре применяли механический привод, то есть для получения результата надо было прокручивать рукоятку. Со временем этот процесс удалось оптимизировать, на электрических счетных машинах действия производились автоматически или полуавтоматически.

Первый арифмометр, который получил массовое распространение, появился в начале XIX века. Внедрил его Шарль Ксавье Тома де Кольмар, Карл Томас (старое написание) – инженер, предприниматель, создал механическое счетное устройство, которое назвал арифмометр. Машина весила 15 кг, выполняла четыре арифметических действия. Технологии обработки металлов позволили наладить серийный выпуск арифмометра, который производился с различными усовершенствованиями до середины XX века.

Какими были первые арифмометры. Арифмометры Шиккарда, Паскаля и Лейбница

Арифмометр Томаса был коммерческим проектом. Ученые и раньше занимались разработками вычислительных машин. Готовые образцы появились в XVII веке, хотя еще в XV веке Леонардо да Винчи создает чертежи устройства подобного арифмометру.

Первым счетным устройством называют «часы для счета» созданные в 1623 году немецким математиком Вильгельмом Шиккардом. По найденным в 1956 году в библиотеке Штутгарта чертежам удалось восстановить, что устройство представляло собой шестиразрядную механическую вычислительную модель, выполняющую простые математические действия. «Часами» механизм назвали из-за использования в работе звездочек и шестеренок.

Счетная машина Шиккарда

Модель Шиккарда

Счетная машина Паскаля 1642 года положила начало развитию счетных устройств. «Паскалина» представляла собой ящичек с зубчатыми колесиками-шестеренками, с разметками от нуля до девяти. Числа набирали нужным количеством оборотов шестеренок, когда шестеренка проходила полный круг вращения, остаток переносился в следующий разряд, соседнее колесо передвигалось на одно деление. Машина могла выполнять сложение и другие операции, но процесс был затруднительным. 

В 1673 году Лейбниц изобретает устройство, на котором можно было не только складывать и вычитать, но умножать и делить. Лейбниц более двадцати лет занимался его усовершенствованием. Действующий механизм ступенчатого валика назывался «колесо Лейбница» и использовался до середины XX века. Подвижная каретка на калькуляторе Лейбница увеличивала скорость умножения, а использование рукоятки упростило управление. Себестоимость изготовления была очень высока, количество выпущенных устройств было ограничено, массового использования эта модель не получила.

«Томас-машины» и арифмометры Однера

Ступенчатые валики Лейбница легли в основу многих изобретений. Карл Томас экспериментировал над арифмометром Лейбница, его механическое устройство завоевало репутацию одного из лучших счетных механизмов. Он активно рекламировал и продвигал свое оборудование, но конкуренция на рынке вычислительных устройств возрастала, стали появляться новые модели. Арифмометры Томаса интересовали инженеров и разработчиков. Модификации изобретения получили название «томас-машины». В Германии машины выпускались компаниями «Людвиг Шпитц», «Саксония». В Англии внедрением кругового арифмометра занимался Дж. Эдмондзон.

Важным этапом в истории развития арифмометров стала разработка петербургского инженера Однера. Распространенные на тот момент «томас-машины» с рычажным механизмом были достаточно объемные, пользоваться ими было не просто. Однер создал доступный счетный аппарат небольшого размера, легкий, простой в обращении. Современникам арифмометр помогал осуществлять быстрые и безошибочные вычисления, он активно использовался в крупном и малом бизнесе. Особенностью конструкции арифмометра Однера была замена ступенчатых валиков более компактной деталью - зубчатым колесом с переменным числом штырьков, названным «колесом Однера». Машина выполняла арифметические действия, извлекала корни. В 1876 году Однер запатентовал модель арифмометра. В 1897г. на механическом заводе началось массовое производство арифмометров с клеймом Однера. После революции 1917 года завод национализировали, наследники открыли в Швеции производство «Оригинал Однер». 

Производство аналогов арифмометров Однера в Европе начинается в Германии под маркой «Брунсвига». Были запатентованы конструктивные совершенствования с дополнительным счетчиком оборотов, улучшен механизм сброса и внедрено контрольное устройства ввода. Известность набирают «однер-машины» «Триумфатор» и «Вальтер», американский аппарат «Мерчент». 

Как устроен и работает арифмометр

Арифмометр – механическое вычислительное средство. Использование зубчатых колес и цилиндров заложило принцип работы механизма. Важнейший элемент - колесо Однера, это диск с рычажками и штырьками.  Рычажки служили для выставления числа. Когда перемещали колесико, штырьки выходили из гнезд. 

К барабану крепилась рукоятка, при вращении которой происходили операции. На неподвижной каретке находился результирующий счетчик, на подвижной считались обороты. Слева располагался блокиратор, предохраняющий от произвольного вращения рычажков. Рычаг снизу регулировал смену разрядов. По бокам устройства располагались «барашки», которые обнуляли значения счетчиков.

Число, участвующее в операции, набирают прокручиванием рычажка до нужной цифры, поворачивают рукоятку, и число отображается на счетчике. Затем набирают второе значение. Операция сложения проводится вращением ручки по часовой стрелке, для вычитания её крутят в обратном направлении. Итог отображается на счетчике результатов. Для умножения или деления применяется метод многократного поразрядного сложения или вычитания. Для выполнения действия нужно повернуть ручку столько раз, сколько единиц в первом разряде множителя. Затем передвинуть каретку вправо, и еще раз прокрутить рукоятку в том же направлении столько раз, сколько единиц во втором разряде, и так далее.

Виды моделей арифмометров

Модели арифмометров различались по конструкции:

• на основе колеса Однера;
• на основе ступенчатого валика Лейбница.

Арифметические операции арифмометр выполнял без ошибок, работа требовала знаний и навыков. Время, которое тратилось на операцию, было достаточно велико, вычисление сопровождалась сильным шумом.

Технический прогресс позволил рационализировать процесс, заменить части конструкции механизмами автоматического управления.
По степени автоматизации выделяют модели:

• механические;
• автоматические.

В производстве находились все модели, но автоматические стоили намного дороже, их было легче эксплуатировать.

В XX веке «томас-машины» модифицируют. На смену рычажному устройству приходит клавишное, для прокрутки ручки используют электромотор. В Америке выпускают клавишные аппараты «Монро», в Германии запустили производство полноклавишной электромеханической машины «Rheinmetall». 

Советские модели арифмометров

Арифмометры Однера производились в СССР начиная с 1924 в Москве на заводе Дзержинского. Аппарат назывался «Феликс», это была самая распространенная модель этой конструкции. Арифмометры выпускались серийно до 1970-х годов.

Заводы счётных машин в Москве, Курске производили отечественную вычислительную технику. Усовершенствованную модель «однер-машины» выпускали в Пензе. Важной разработкой системы Однера стал клавишный арифмометр «Фацит», на базе которого появились и советские аналоги, например модель ВК-1. В модели «Вычислителя клавишного» «ВК-1» рычажки заменены клавиатурой с десятью клавишами. Данные вводятся вручную, но за счет применения клавиш производительность возросла почти в три раза по сравнению с «Феликсом», работа на аппарате сопровождалась сильным шумом. В модели «ВК-2» полностью автоматизированы операции деления и очистки установочного барабана. Умножение выполнялось полуавтоматически. 

В СССР производство счетных машинок опиралось на зарубежные аналоги. Советскую клавишную счетную машину КСМ разработали на заводе им. Дзержинского в 1935 году. После войны появилась многоклавишная полуавтоматическая вычислительная модель ВМП-2. В 60-е годы «томас-машины» усовершенствовались, начали выпускать электромеханические полноклавишные автоматические арифмометры. Советская ВММ-2 активно использовалась в промышленности, это самый функциональный вычислительный аппарат с полной автоматизацией вычислительных процессов, перемещения каретки и гашения счетчиков. 

В 80-е годы наступает эра электроники. На смену механическим устройствам приходят калькуляторы, ЭВМ. Арифмометры постепенно выходят из оборота и перемещаются в музеи, коллекции любителей техники, антикваров. В Политехническом музее в Москве можно познакомиться с вычислительными машинами всех поколений.

Если вы хотите продать арифмометр, специалисты антикварного клуба «Raritetus» проведут профессиональную оценку, предложат выгодную сумму выкупа. Оценить устройства можно по присланным вами фотографиям, или вживую, приехав к нам в офис.