Арифмометр
Арифмометр (от греч. αριθμός — «число», «счёт» и греч. μέτρον — «мера», «измеритель») — настольная (или портативная) механическая вычислительная машина, 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).
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.
ЭВМ: ЧТО? ГДЕ? КОГДА? | Арифмометр
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 предназначались 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 арифмометре «Феликс») эти операции выполнялись очень медленно — быстрее, чем умножение и деление, но заметно медленнее, чем на простейших суммирующих машинах или даже вручную.
Непрограммируемый: 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.
Важнейшие события истории развития
Примерно VI век н.э.
Появляются китайские счёты.
Первая счётная машина (Германия, Вильгельм Шиккард). Состоит из отдельных устройств — суммирующего, множительного и записывающего. Об этом устройстве почти ничего не было известно до 1957 года, поэтому существенного влияния на развитие счётного машиностроения оно не оказало. 1642 г.
1846 г.
Счислитель Куммера (Российская империя, Польша). Он сходен с машиной Слонимского (1842, Российская Империя), но компактнее. Был широко распространён во всём мире вплоть до 1970-х годов в качестве дешёвого карманного аналога счёт.
1885 г.
Burroughs (США, У. Бэрроуз) Первая двухпериодная суммирующая машина с полноклавишным вводом и печатающим устройством.
Одновременно Mercedes-Euklid (Мерседес-Евклид), модель I» является первым (или, по крайней мере, одним из первых) арифмометров с полуавтоматическим делением (машина способна автоматически вычислять текущую цифру частного).
1950-е гг.
Расцвет вычислительных автоматов и полуавтоматических арифмометров. Именно в это время выпущена большая часть моделей электрических вычислительных машин.
1969 г.
Пик производства арифмометров в СССР. Выпущено около 300 тысяч «Феликсов» и ВК-1.
1978 г.
Примерно в это время прекращён выпуск арифмометров «Феликс-М». Возможно, это был последний в мире выпускавшийся тип арифмометров.
1995-2002 гг.
Механические кассовые аппараты (ККМ) «Ока» (модели 4400, 4401, 4600) исключены из государственного реестра РФ. Видимо, исчезла последняя область применения сложных механических вычислительных машин на территории России.
2008 г.
В некоторых магазинах Москвы ещё встречались счёты.
История и развитие арифмометра Однера
Арифмометр — механическая вычислительная машинка, на которой осуществляется сложение, умножение и вычитание за счет сдвига разрядов чисел. Арифмометр Однера является наиболее популярным и стал основой для последующих аналогичных механизмов.
Вильгольдт Теофилович Однер
Будущий великий математик и изобретатель родился в Швеции в 1845 году. Затем, спустя время, переехал в Россию, где жил и трудился в Санкт-Петербурге. Нужно отметить, что в те годы очень многие инженеры из Швеции приезжали в Россию, поскольку здесь можно было сделать успешную карьеру.
Изобретатель изначально трудился на фабрике Нобеля, а потом на производстве «Экспедиция изготовления государственных бумаг». В то время изготавливалось много фальшивых и поддельных бланков государственных документов, и данная организация занималась контролем и выпуском оригинальной документации. Однер остался до конца своей жизни в России. За время своей деятельности талантливый инженер изобрел турникеты для пароходных компаний, знаменитый арифмометр, в основе которого лежат кольца Однера, папиросную машину, устройство для нумерации кредитных билетов.
Из истории арифмометра
Справедливости ради стоит отметить, что не только Однер работал над изобретением арифмометра. Подобные счетные машинки пытались запатентовать Болдуин и Полени, но до конца эти изобретатели дело не довели.
Первый знаменитый арифмометр был произведен в 1877 году. А спустя 13 лет Однер и его партнер открыли небольшой заводик, где наладили выпуск механизма. Сейчас есть один экземпляр, который находится в политехническом музее. Больше с тех времен арифмометров не сохранилось.
Для создания своего успешного детища инженер Однер изучил опыт предыдущих изобретателей, в том числе Тома, который к тому моменту по своей системе выпустил несколько тысяч вычислительных машинок.
Конструкция счетной машины Однера уникальна и пользовалась успехом вплоть до начала 70 годов ХХ века. Основой всей конструкции являются колеса с девятью зубцами. Углы между ними взяты за разряд чисел. Один диск был неподвижен и имел выдвигающиеся борозды. Другой двигался и соприкасался своими плоскостями с неподвижным диском. При правильном введении изначальных цифр механизм не мог выдать ошибку.
Количество зубьев, которые выдвигались рычагом, строго соответствовало цифре, которая в итоге устанавливалась. Аппарат был всегда точен и давал единственно верный результат при условии правильного введения исходных данных.
С 1897 года на аппаратах стоит клеймо, которое указывает на принадлежность производству Однера. Инженер постоянно улучшает свою конструкцию и выпускает модели с большей разрядностью, увеличивает не только счетчик результатов до 13, а также и емкость каретки.
После революции в России завод, на котором выпускали знаменитый механизм, переименовали, а выпуск счетных машинок был прекращен. Но в 20 годах его снова запустили и продолжили выпуск знаменитых вычислительных машин. Со временем на заводе стали производить новые модели с другими названиями, но основа была все той же. За несколько десятилетий было выпущено больше сорока миллионов расчетных механизмов Однера. Правда, назывались они «Салют», «Динамо», «Феликс».
«Феликс» выглядел следующим образом:
Но исходная модель постоянно улучшалась и развивалась, при этом становилась удобной в пользовании и современной.
Дальнейшее развитие арифмометра
В советское время устройство Однера под другими именами выпускалось и продавалось по всему миру. При этом механизм постоянно совершенствовали и улучшали, что позволило выпустить несколько прогрессивных для своего времени моделей. К таким относятся:
В первую очередь появился арифмометр «Фацит». Это прямой потомок системы Однера. Именно на основе этой машинки был разработан клавишный механизм, который стал настоящим прорывом в те времена. Следующим шагом было изобретение электромеханического аппарата. В различной модификации были выпущены машинки «Триумф», «Брунсви». В Советском Союзе аналогом электромеханического Однера стала модель, выпускаемая Пензенским заводом «Счетмаш» в 1951 году. Этот арифмометр назывался «ВК-1».
На основе «ВК-1» была выпущена полуавтоматическая модель с клавиатурой в 10 клавиш. Но самой удачной и распространенной моделью среди потомков механизма Однера была машинка «Феликс».
Счетный механизм, который еще полвека назад встречался в учреждениях, уже стал антиквариатом. Единичные экземпляры стоят довольно дорого, а пользоваться ими умеют уже немногие. Это не просто механизм для счета и прародитель автоматических калькуляторов, а великое изобретение шведского инженера, который бо́льшую часть жизни прожил в нашей стране. На основе его механизма вплоть до конца ХХ века выпускались счетные аппараты различной модификации, в том числе электротехнические. Правда, немногие знают, что советский «Феликс» — это знаменитый механизм Однера.
Знакомьтесь: арифмометр «Феликс»
Привет! На связи Музей Яндекса.
Во время режима социальной изоляции мы, как и многие коллеги по музейному делу, скучаем по посетителям:
Знакомьтесь, «Феликс» — арифмометр, один из самых популярных экспонатов нашего музея. Мало кому удаётся пройти мимо и не попытаться разобраться, как он работает. А я — Александр Шмелёв, сотрудник Музея. Под катом покажу как устроен наш «Феликс», немного первых арифмометров и много видео!
Немного истории
Арифмометр — настольная (или портативная) механическая вычислительная машина, предназначенная для выполнения точных умножения и деления, а также сложения и вычитания. Первые механические счётные машины появились ещё в XVII веке:
— «считающие часы» Вильгельма Шиккарда, 1623 год
Механизм состоял из звёздочек и шестерёнок, напоминающих часы, отсюда и название. Работали с шестиразрядными числами и могли выполнять все 4 операции. Со звуковым оповещением: о выходе результата вычислений за пределы технических возможностей аппарата предупреждал звонок. Два изготовленных экземпляра сгорели, а чертежи были утеряны и найдены только в 1935 году.
Реплика арифмометра Шиккарда
— суммирующая машина Блеза Паскаля («Паскалина»), 1642 год
Внешне — ящик с большим количеством шестерёнок. Хотя конструкция позволяла производить все 4 операции, удобно работать было только со сложением. Широкого распространения она не получила, но принцип работы (связанные шестерёнки) стал самым популярным для счётных машин ближайших трёх столетий.
«Паскалина» в Музее искусств и ремёсел в Париже
— арифмометр Готфрида Вильгельма Лейбница, 1673 год
Лейбниц придумал использовать шаговый барабан — колесо Лейбница. Позднее оно вошло в конструкцию популярного карманного арифмометра Curta («математическая граната»), выпускавшегося с 1948 по 1970 год. Как это выглядело:
Реплика арифмометра Лейбница
Модель колеса Лейбница
Прямым предком «Феликса» можно считать арифмометр, придуманный Вильгодтом Теофилом Однером, шведско-русским механиком и изобретателем. Он выпускался промышленно в Санкт-Петербурге с 1890 по 1918 год и известен под фамилией автора.
Арифмометр Однера
Самым важным новшеством в конструкции стало колесо Однера — подвижный диск с рычажками и штырьками. При перемещении рычажков штырьки выходят из своих гнезд, причём количество выдвинутых штырьков определяется положением рычажка. Арифмометр позволял выполнять 4 операции: сложение, вычитание, умножение и деление.
Колесо Однера
После Октябрьской революции 1917 года, наследники Однера вернулись в Швецию и стали производить вычислитель под маркой «Original-Odhner». В 1924 году петербургский завод был перевезён в Москву, и арифмометр стал «Феликсом».
Принцип работы на видео (осторожно, английский!):
«Феликс» — в честь Феликса Дзержинского
Под этим именем с 1929 по 1978 год было выпущено несколько миллионов экземпляров. Производством «Феликсов» занимались заводы счётных машин в Курске («Счётмаш»), Пензе (Пензенский завод вычислительной техники) и Москве (Завод счётно-аналитических машин имени В. Д. Калмыкова (САМ)). Кстати, «САМ» также занимался производством электронных вычислительных машин, таких как Урал-1, Стрела и БЭСМ-6.
В 70-ые годы «Феликс» стоил примерно 10–15 рублей, и за счёт достаточно низкой цены пользовался определённой популярностью: электрические калькуляторы в это же время стоили в несколько раз дороже. Арифмометрами учили пользоваться даже в школах. Почувствовать себя в роли оператора арифмометра можно тут: ссылка ведёт на инструкцию по эксплуатации.
«Феликс» на YaTalks 2019
На фото — экземпляр из коллекции Виктора Боева на YaTalks 2019. Если вы были в нашем музее до февраля текущего года, то видели именно этот арифмометр. Всем хотелось его потрогать (думаем, всё дело в его нечеловеческом обаянии), и мы решили обзавестись своим:
Органы управления арифмометром:
1 — барашек сброса счётчика оборотов ручки;
2 — счетчик оборотов основной рукоятки 10;
3 — рукоятка сдвига каретки;
4 и 7 — стрелки-запятые, не связаны с механизмом арифмометра;
5 — задвижка для сброса в 0 положений рычажков 8;
6 — счетчик результата;
8 — рычажки барабана, с помощью которых выставляется значение операнда;
9 — барашек сброса счётчика результата;
10 — основная рукоятка. На корпусе справа от рычажков 8 есть подсказка по нужному направлению вращения основной рукоятки 10 при разных арифметических операциях.
Что внутри?
Наш «Феликс» серого цвета выпущен заводом Счётмаш в городе Курск — на корпусе выбит соответствующий логотип — заглавная «С» в рамке. Сделан в 70-ые, последние годы выпуска — указан ГОСТ 16346-70. Габариты: 320х155х135 мм. Масса: 3,5 кг.
Мне удалось приобрести его в хорошем состоянии: рукоятки вращались нормально, рычажки двигались чётко, счётчики не заедали. Единственная возникшая проблема — тугая каретка. Значит, разбирать и смотреть. Поделюсь опытом: вдруг вам тоже посчастливится препарировать что-нибудь подобное.
Для обслуживания арифмометра я приготовил:
— набор шлицевых отверток;
— бумажные салфетки;
— салфетки из нетканого материала;
— машинное масло;
— ватные палочки;
— баллон со сжатым воздухом;
— бензин «Калоша».
Чтобы снять заднюю крышку, откручиваем 4 винта:
Снимаем крышки каретки:
Переворачиваем арифмометр и откручиваем ещё 6 винтов:
Отсоединяем часть с колесами Однера и основной рукояткой:
1 — система зубчатых колес Однера; 2 — счётчик результата; 3 — счётчик оборотов основной рукоятки; 4 — звонок переполнения или отрицательного числа в счётчике результата.
Откручиваем фиксаторы каретки и отсоединяем её:
На этом этапе будет много пыли и других возможностей запачкаться — не забудьте подготовиться! Продуваем и протираем внутренности. Смазываем машинным маслом трущиеся поверхности каретки и можно собирать всё в обратной последовательности.
«Феликс» позволяет работать с числами до 9 знаков. Есть и другие технические ограничения: результаты сложения, вычитания и умножения не должны превышать 13 знаков, деления — 8. При переполнении счётчика результата или получении отрицательного числа звучит звонок: требуется отменить предыдущую операцию.
Для подготовки к работе:
Так работает колесо Однера нашего «Феликса»:
Характеристики и возможности арифмометра Однера
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.
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:
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:
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.