В показанном положении счетное колесо входит в зацепление с тремя из девяти зубцов колеса Лейбница.
Механический вычислитель Брунсвига 15 со снятыми кожухами.
A Колесо Лейбница или ступенчатый барабан представляет собой цилиндр с набором зубцов с увеличивающейся длиной, который при соединении со счетным колесом может использоваться в вычислительной машине класса механических вычислителей. Изобретенный Лейбницем в 1673 году, он использовался в течение трех столетий до появления электронного калькулятора в середине 1970-х годов.
Готфрид Вильгельм Лейбниц построил машину, названную ступенчатым счетчиком, на основе конструкции ступенчатого барабана в 1694 году. Эта машина стала известной благодаря Томасу де Кольмару, когда он использовал он, полтора века спустя, в своем Арифмометре, первой массово производимой вычислительной машине. Он также использовался в калькуляторе Curta, очень популярном портативном калькуляторе, появившемся во второй половине 20 века.
Содержание
- 1 Концепция
- 2 Машины, построенные с использованием этого принципа
- 3 См. Также
- 4 Примечания
- 5 Источники
- 6 Внешние ссылки
Концепция
За счет соединения колеса Лейбница со счетным колесом, которое может свободно перемещаться вверх и вниз по своей длине, счетное колесо может зацепляться с любым количеством зубцов.
На анимации сбоку показано колесо Лейбница с девятью зубьями, соединенное с красным счетным колесом. Он настроен на сетку с тремя зубьями при каждом повороте и, следовательно, будет добавлять или вычитать 3 из счетчика при каждом повороте.
Вычислительный двигатель 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 переноски.
С конца девятнадцатого века ступенчатые барабаны Лейбница в чисто механических калькуляторах были частично вытеснены вертушками, которые аналогичны по функциям, но имеют более компактную конструкцию; Ступенчатые барабаны оставались основной технологией для электромеханических калькуляторов до появления чисто электронных калькуляторов.
Машины, построенные с использованием этого принципа
Копия Ступенчатого счетчика Лейбница в
Немецком музее.
- – Готфрид Лейбниц построил свой первый ступенчатый счетчик в 1694 году и еще один в 1706 году.
- - Филипп-Маттеус Хан, немецкий пастор, построил две круговые машины в 1770 году.
- - Дж. К. Шустер, шурин Хана, построил несколько машин конструкции Гана в начале 19 века.
- – Лорд Стэнхоуп спроектировал машину с колесами Лейбница в 1777 году. Он также разработал счетчик вертушки в 1775 году.
- - Иоганн-Хельфрих Мюллер построил машину, очень похожую на машину Гана в 1783 году.
- – Томас де Кольмар изобрел свой арифмометр в 1820 году, но потребовалось 30 лет разработки, 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 Арифмометр.
- - Тимолеон Морель изобрел свой Arithmaurel в 1842 году. Сложность его конструкции ограничивала его возможности и обрекало его производство, но оно могло умножить два числа простым фактом установки их на циферблатах.
- - Около двадцати клонов арифмометра было произведено в Европе, начиная с Буркхардта в 1878 году, затем появились Лейтон, Саксония, Гребер, Несравненный, Mercedes-Euklid, XxX, Archimedes, TIM, Bunzel, Austria, Tate, Madas и т. Д. Эти клоны, часто более сложные, чем оригинальный арифмометр, создавались до начала Второй мировой войны.
- - Джозеф Эдмондсон изобрел и изготовил круговой калькулятор в 1885 году.
- - В калькуляторах Фридена и Монро использовался бинарный вариант этого механизма. Оба были произведены в большом количестве; Монро возникла в начале 20 века; Фриден в 1930-е гг. (Маршант использовал радикально другой и уникальный механизм.) Вариант механизма работал с цифрами от 1 до 4, как показано на анимации; цифры больше 4 зацепляют шестерню с пятью зубьями, а также зубья колеса Лейбница. Это сделало ненужным перемещение скользящей шестерни на большие расстояния для старших цифр. В противном случае нажатие клавиши 5..9 потребовало бы либо более длинного хода (как в Comptometer), либо чрезмерного усилия в сочетании с пологим наклоном кулачковой поверхности.
- – Курт Херцстарк представил свой Curta портативный калькулятор в 1948 году, который оставался популярным до появления электронных калькуляторов в 1970-х.
См. также
Примечания
Источники
Внешние ссылки
- Арифмометр.org - Главная страница - Первая коммерчески успешная машина, в которой использовались колеса Лейбница
- ami19.org - Отличный сайт для патентов и статей по механическим вычислителям 19 века
- Rechenmaschinen-Illustrated - Большой дисплей механических калькуляторов