колесо Лейбница
Колесо Лейбница или ступенчатый барабан представляет собой цилиндр с набором зубцов возрастающей длины, который в сочетании со счетным колесом может использоваться в вычислительной машине класса механических калькуляторов . Изобретенный Лейбницем в 1673 году, он использовался на протяжении трех столетий до появления электронного калькулятора в середине 1970-х годов.
Готфрид Вильгельм Лейбниц в 1694 году построил машину, названную ступенчатым счётчиком, на основе конструкции ступенчатого барабана. [1] Он прославился благодаря Томасу де Кольмару , когда полтора века спустя он использовал его в своем арифмометре , первой вычислительной машине массового производства. [2] Он также использовался в калькуляторе Curta , очень популярном портативном калькуляторе, представленном во второй половине 20 века.
Концепция
[ редактировать ]Соединив колесо Лейбница со счетным колесом, которое может свободно перемещаться вверх и вниз по своей длине, счетное колесо может зацепляться с любым количеством зубцов.
Анимация сбоку показывает колесо Лейбница с девятью зубцами, соединенное с красным счетным колесом. Он настроен на зацепление с тремя зубцами при каждом обороте и, следовательно, будет прибавлять или вычитать 3 из счетчика при каждом обороте.
Вычислительная машина арифмометра имеет набор связанных колес Лейбница, соединенных с кривошипной рукояткой. Каждый поворот кривошипной рукоятки поворачивает все колеса Лейбница на один полный оборот. Входные ползунки перемещают счетные колеса вверх и вниз по колесам Лейбница, которые сами связаны механизмом переноса.
С конца девятнадцатого века ступенчатые барабаны Лейбница в чисто механических калькуляторах были частично вытеснены вертушками , аналогичными по функциям, но более компактной конструкции; Ступенчатые барабаны оставались основной технологией электромеханических калькуляторов до появления чисто электронных калькуляторов.
Машины, построенные по этому принципу
[ редактировать ]
– Готфрид Лейбниц построил свой первый счетчик шагов в 1694 году, а еще один – в 1706 году. [3] - – Филипп-Маттеус Хан, немецкий пастор, построил две круглые машины в 1770 году. [4] [5]
- – Дж. К. Шустер, зять Хана, построил несколько машин конструкции Хана в начале 19 века. [6]
– Лорд Стэнхоуп сконструировал машину, использующую колеса Лейбница, в 1777 году. В 1775 году он также разработал калькулятор с вертушкой . [7] - – Иоганн-Хельфрих Мюллер построил машину, очень похожую на машину Хана, в 1783 году.
– Томас де Кольмар изобрел свой арифмометр в 1820 году, но ему потребовалось 30 лет на разработку, прежде чем он был коммерциализирован в 1851 году. Он производился до 1915 года. Луи Пайен, Вдова Л. Пайен и Даррас были последовательными владельцами и дистрибьюторами арифмометра. - – Тимолеон Морель изобрел свой Арифмаурель в 1842 году. Сложность конструкции ограничивала его мощность и обрекала его производство, но он мог умножать два числа простым фактом установки их на циферблате.
– В Европе было изготовлено около двадцати клонов Арифмометра, начиная с Буркхарда в 1878 году, затем появились Лейтон, Саксония, Гребер, Пирлесс, Мерседес-Эвклид, Архимед, ТИМ, Бунцель, Австрия, Тейт, Мадас и т. д. Эти клоны, часто более сложные, чем оригинальный арифмометр, строился до начала Второй мировой войны. - – Джозеф Эдмондсон изобрел и изготовил круговой калькулятор в 1885 году. [8]
– Калькуляторы Фридена и Монро использовали бинарный вариант этого механизма. Оба были произведены в большом количестве; Монро началась в начале 20 века; Фриден в 1930-е годы. (Маршан использовал радикально другой и уникальный механизм.) Вариантный механизм работал с цифрами от 1 до 4, как показано на анимации; цифры больше 4 зацеплялись за пятизубчатую шестерню, а также за зубья колеса Лейбница. Это избавило скользящую шестерню от необходимости преодолевать большие расстояния для старших цифр. В противном случае нажатие клавиши 5..9 потребует либо более длинного хода (как в комптометре), либо чрезмерного усилия в сочетании с пологим наклоном поверхности кулачка. 
– Курт Херцстарк представил свой портативный калькулятор Curta в 1948 году, который оставался популярным до появления электронных калькуляторов в 1970-х годах.
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Ифра, с. 125 (2001)
- ^ Чейз, стр.204 (1980)
- ^ Маргин, стр.65 (1994)
- ^ Маргин, стр.83 (1994)
- ^ Изображение калькулятора Хана Коллекция механических калькуляторов IBM
- ^ Маргин, стр.84-86 (1994)
- ↑ Двер Э. Фелт, стр. 15-16 (1916).
- ^ Изображения калькулятора Эдмонсона www.rechenmaschinen-illustrated.com
Источники
[ редактировать ]- Чейз, Джордж С. (июль 1980 г.). История механической вычислительной техники. Том 2, номер 3 . IEEE Анналы истории вычислений.
- Ифра, Жорж (2001). Всеобщая история вычислений . Джон Уайли и сыновья, Inc. ISBN 0-471-39671-0 .
- де Брабандер, Люк (1995). Исчисление (на французском языке). Париж: Мардага. стр. 114–125. ISBN 978-2-87009-591-1 .
- Марген, Жан (1994). История приборов и счетных машин, три столетия мышления механики 1642-1942 (на французском языке). Германн. ISBN 978-2-7056-6166-3 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с калькулятором Лейбница, на Викискладе? - Arithmometre.org - Главная страница - Первая коммерчески успешная машина, в которой использовались колеса Лейбница.
- ami19.org — отличный сайт с патентами и статьями о механических калькуляторах XIX века.
- Rechenmaschinen-Illustrated — большая выставка механических калькуляторов.
