Арифмометры системы В.Т. Однера

Ольга Ананьева

 

После пятнадцатилетнего труда и постоянных улучшений мне удалось устроить аппарат, превосходящий значительно изобретенные моими предшественниками.В.Т.Однер

Во второй половине XIX века инженерная и творческая мысль в области счетной техники побуждала одних конструкторов к усовершенствованию уже известного арифмометра К. Томаса, других – к разработке новых идей. Важную роль в развитии счетной техники сыграло изобретение зубчатого колеса с переменным числом зубцов, которое явилось основой конструкции арифмометров системы В.Т. Однера, самых популярных в первой четверти XX столетия. Впервые подобную зубчатку предложил в 1709 г. итальянец Дж. Полени, затем в 1872 г. американский инженер Ф. Болдуин. Им удалось лишь запатентовать свои изобретения, дальше, по пути промышленного производства арифмометров, они не продвинулись. 1874 г. в этом направлении начал работать талантливый и разносторонний петербургский инженер­механик, сотрудник Экспедиции заготовления государственных бумаг Вильгодт Теофилович Однер (1846–1905). Он родился в Швеции, в 1869 г. переехал в Россию, которая стала для него второй родиной. В.Т. Однер жил и работал в С.­Петербурге, сначала инженером­технологом на машиностроительном и чугуно­меднолитейном заводе, владельцем которого был его земляк Эммануил Нобель, затем в 1878 г. поступил на службу в Экспедицию заготовления государственных бумаг. Экспедиция была одним из самых масштабных учреждений Петербурга. Ее создание было связано с необходимостью введения в стране строгого контроля за производством ассигнаций и замены старых ассигнаций новыми с максимальной защитой от подделки. До этого изготовлением бумаги, печатанием, хранением и отпуском ассигнаций занимались различные фабрики и ведомства, при такой сложной системе соблюдать должный контроль невозможно, число фальшивых ассигнаций значительно увеличилось, особенно после Отечественной войны 1812 г. В 1814 г. при Министерстве Финансов графом Д. Гурьевым был приобретен значительный участок земли на левом берегу Фонтанки и под руководством генерала Бетанкура началось строительство всех производственных зданий. Экспедиция представляла собой целый город со своей типографией, бумажной фабрикой, литографией и даже собственной школой бумажного дела. Главное ее назначение состояло «в заготовлении государственных бумаг, как кредитных, так и всех прочих, с государственным гербом». Именно здесь Однер проявил незаурядные творческие способности и широкий профессиональный интерес. Ему удалось механизировать один из важных участков работы – нумерацию кредитных билетов, которая выполнялась вручную. Автоматический нумератор Однера получил высокую оценку, а изобретателя назначили руководителем специально созданного отдела по печати кредитных билетов. Среди изобретений В.Т. Однера известность также получили: папиросная машина; механический ящик для тайного голосования, который предлагалось использовать во время выборов в Государственную Думу; турникеты, применявшиеся почти во всех пароходных компаниях России; наконец, арифмометры, получившие мировую славу.

Особенность конструкции механического арифмометра В.Т. Однера с рычажной установкой данных состояла в использовании в качестве основного элемента зубчатого колеса с переменным числом зубцов, названного по имени автора «колесо Однера». Колесо имеет девять зубцов, угол между двумя зубцами принимается за единицу. Каждому разряду отводится одно колесо. При наборе чисел из тела колеса рычажком выдвигается количество зубцов, равное устанавливаемой цифре. Если дать полный оборот рукояткой, то зубцы войдут в зацепление с промежуточными шестернями и повернут колесо счетного механизма на угол, соответствующий установленному числу. Произойдет передача числа в счетчик. В отличие от «томас­машин», арифмометр Однера имел простую и надежную конструкцию, которая была настолько совершенна, что не претерпела серьезных изменений за все время существования арифмометра. Кроме того, он имел удобную форму и небольшие размеры, что значительно облегчало работу вычислителя. В 1892 г. автор изобретения в своей книге «Арифмометр системы Однер» писал: «Преимущества моего арифмометра суть следующие:

1. Малый объем: занимаемая им площадь 7 х 5 дюймов.

2. Простое и прочное устройство.

3. Абсолютно верное и быстрое действие.

4. Простое и легкое изучаемое обращение».

Книга была написана очень популярно в виде рекламного проспекта и привлекала внимание широкой аудитории. К сожалению, в начале своей предпринимательской деятельности В.Т. Однер не располагал средствами для организации собственного производства арифмометров. В 1875 г. он передал все права на свое изобретение фирме «Кенигсбергер и К о », которой так и не удалось наладить выпуск арифмометров, за исключением небольшой партии, изготовленной на машиностроительном заводе «Людвиг Нобель». В настоящее время известен только один арифмометр из первых промышленных образцов, этот уникальный памятник науки и техники представлен сегодня в собрании Политехнического музея. Он изготовлен в соответствии с первыми патентами, отличается от серийных образцов следующими конструктивными особенностями:

• рукоятка при выполнении действий вращается в направлении, противоположном обычному, т. е. при сложении и умножении против часовой стрелки, при вычитании и делении – по часовой стрелке;

• счетчик оборотов находится ниже счетчика результатов;

• цифры установочного механизма написаны на колесах и считываются в специальных окошках.

Разрядность несколько меньше стандартной, принятой в серийных образцах:
установочный механизм – 8,
счетчик результатов – 10,
счетчик оборотов – 7.

На деталях выбито число 11, по-видимому, это заводской номер. В 1920–1930 годы этот арифмометр демонстрировался в Москве на выставке «Социалистический учет», с 1952 г. хранится в Политехническом музее. На протяжении нескольких лет В.Т. Однер отрабатывал конструкцию первого арифмометра, в результате появилась новая модель, в которой использовались промежуточные колеса между числовыми (установочными) и колесами счетного механизма. Это позволило при выполнении сложения и умножения вращать ручку традиционно по часовой стрелке, при вычитании и делении – против, установочные цифры вынести на лицевую панель, а счетчики расположить рядом на одной оси. За счет увеличения разрядности основных механизмов повысилась точность вычислений.

В 1886 г. В.Т. Однер совместно с предпринимателем Ф.И. Гилем в небольшой механической мастерской на Васильевском острове начинает производство усовершенствованных арифмометров. Однако это дело оказалось незаконным, т. к. все права сохранялись за фирмой «Кенигсбергер и Ко». 21 июня 1890 г. в Департамент Торговли и Мануфактур поступает прошение от шведского подданного Вильгодта Теофиловича Однера с просьбой о выдаче ему десятилетней привилегии на улучшенную конструкцию счетной машины. Таким образом, только в 1890 г. восторжествовала справедливость и В.Т. Однер становится владельцем собственного изобретения.

Скромная мастерская на Таракановке постепенно преобразовывается в механический и меднолитейный завод «Однер и Гиль», на котором уже в первый год было изготовлено 500 арифмометров. Завод быстро наращивал мощности, к 1896 г. было выпущено более 5 тысяч арифмометров, они выходят на мировой рынок и становятся первым российским экспортом в области счетной техники.

Арифмометры Однера приобретают широкую известность, завоевывают признание на крупнейших международных выставках. В 1893 г. Однеру впервые представилась возможность показать свое изобретение на самой дорогой и грандиозной Всемирной выставке в Чикаго, организованной в честь 400­летия открытия Америки Колумбом. В число экспонатов выставки (70 тысяч) вошла счетная машина из России. Она была выставлена в отделе «Свободные искусства» в группе «Торговля, промышленность и банковское дело». Интерес к арифмометру превзошел все ожидания, экспертная комиссия оценила его по достоинству высшим призом выставки.

1896 г. для В.Т. Однера был тоже очень удачным. За производство прекрасных арифмометров он получил две награды: серебряную медаль на XVI Всероссийской промышленной и художественной выставке в Нижнем Новгороде и золотую медаль в Брюсселе; через год – медаль в Стокгольме и в 1900 г. на Всемирной Парижской выставке – опять золотая медаль.

В 1897 г. В.Т. Однер становится единоличным хозяином предприятия, и на продукции завода появилось новое клеймо «Механический завод В.Т. Однер, С.­Петербург».

Однер постоянно работал над усовершенствованием арифмометра. Осваивались новые модели с улучшенной конструкцией транспортного механизма каретки не только стандартной разрядности (установочный механизм – 9, счетчик результатов – 13, счетчик оборотов – 8), но и большей емкостью. Продажа арифмометров осуществлялась через Торговый дом Эммануила Митенса в С.­Петербурге внутри Гостиного двора № 4 по вполне умеренной цене – 115 рублей, а также конторе журнала коммерческих и финансовых знаний «Счетоводство», где подписчикам предоставлялась скидка в 10%. Арифмометры приобретались частными лицами, счетоводными курсами, банками и конторами, страховыми обществами и промышленными предприятиями, но наибольшим спросом арифмометры пользовались у железнодорожных правлений.

2 сентября 1905 г. петербургские газеты известили о трагическом событии – кончине В.Т. Однера от сердечной болезни. В некрологах писали: «Главным его изобретением, доставившим ему мировую известность, был арифмометр, дающий возможность производить все четыре действия арифметики с какими угодно большими числами. Начав с малого и окончив грандиозным предприятием, Однер всегда был и оставался человеком отзывчивым, чутким».

Дело В.Т. Однера продолжили его друзья и родственники. На механическом заводе В.Т. Однера начали выпускаться арифмометры под новой маркой «Оригинал­Однер». После революции судьба завода сложилась весьма печально. Он был переименован в Первый ремонтно­строительный, и выпуск арифмометров прекратился. В 1918 г. один из родственников В.Т. Однера, бывший служащий завода К.О. Зиверт, возвратился на родину в Швецию и организовал выпуск арифмометров в рамках фирмы «Оригинал­Однер».

В начале 1920­х годов с расширением производства фирма была преобразована в акционерное общество «Фацит», существующее и поныне. В России выпуск арифмометров возродился в начале 1920­х годов в Москве на Государственном механическом заводе имени Дзержинского (бывший Сущевский). Прежде всего это было вызвано необходимостью формирования технической базы для осуществления программы по механизации учета и счетно­вычислительных работ, созданию машиносчетных контор и бюро. Значительная потребность в счетной технике способствовала расширению отечественного производства и разработке новых моделей арифмометров. Так, на Московском заводе счетных и пишущих машин стали выпускаться арифмометры «Союз», на заводе «Динамо» в Харькове – «Оригинал­Динамо». В 1927 г. к десятилетию революции московский завод им. Дзержинского освоил производство знаменитых арифмометров «Феликс». Эта модель отличалась от уже известных меньшими габаритами и усовершенствованным транспортным механизмом, выпускалась более четырех десятилетий без существенных изменений и была наиболее популярной в нашей стране. Эту машину можно было купить в любом крупном универмаге или небольшом промтоварном магазине в отделе «Канцелярские товары», она долгое время украшала витрину специализированного магазина «Вычислительная техника» на Кузнецком мосту. И сегодня еще хранится все тот же неутомимый «Феликс» у кого-то на чердаке, а у которого в памяти.

В 1931 г. после реконструкции завода в стране было создано крупное предприятие, специализировавшееся главным образом на выпуске арифмометров «Феликс». Ежегодно из его цехов выходило около 40 тысяч счетных машин, которые тотчас же занимали свое место в машиносчетных бюро ЦСУ, Госбанка, Госторга, Почтамте и т. п. После войны производство арифмометров начало постепенно возрождаться. Сначала на Московском заводе Счетно­аналитических машин (САМ) выпустили небольшую партию арифмометров «Москва», затем на Пензенском заводе САМ – арифмометр «Феликс».

Но основная техническая база по производству арифмометров «Феликс» была создана на Курском заводе «Счетмаш», здесь в конце 1960­х годов и закончили столь долгую жизнь механические арифмометры системы Однера с рычажной установкой данных. Отечественным моделям «однер­машин» всегда составляли достойную конкуренцию их зарубежные аналоги. История их первого появления в Европе относится к 1892 г., когда с целью расширения рынка сбыта В.Т. Однер предоставляет право на производство арифмометров одной из крупнейших немецких фирм в Брауншвейге «GRIMME NATALIS & Cо» («Гримм Наталис и Ко»). Спустя год под маркой «Брунсвига» начинается серийное производство механических «однер­машин» с рычажной установкой. Ранние образцы «Брунсвига» имеют некоторые конструктивные отличия от арифмометров Однера, для них характерно наличие контрольного механизма для проверки набираемых чисел и расположение счетчика оборотов над установочной частью.

Арифмометры «Брунсвига» совершенствовались на протяжении многих лет: отрабатывался механизм сброса, контрольное устройство, большое внимание уделялось улучшению конструкции транспортного механизма. Интересные конструктивные решения принадлежали директору фирмы доктору инженерных наук Ф. Тринкс. Среди его разработок арифмометр с дополнительным счетчиком оборотов (без передачи десятков, упрощающий выполнение комбинированных вычислений). При участии Ф. Тринкса было разработано 15 различных моделей, зарегистрировано более 20 патентов. Наряду с новыми моделями фирма выпускала аналоги российских арифмометров Однера, и не только стандартных размеров и разрядности.

Большой популярностью пользовались портативные арифмометры «Брунсвига». Арифмометры «Брунсвига» широко применялись во многих странах. В России они распространялись через Торговое товарищество Ж. Блок и приобретались банками, счетными конторами и бюро, частными лицами и т. д.

Выпуск арифмометров «Брунсвига» продолжался до конца 1930­х годов, и все это время они сохраняли конкурентоспособность на рынке.

Первая четверть XX века стала самым плодотворным периодом для развития «однер­машин». Они прекрасно зарекомендовали себя во всем мире, широко использовались для механизации учета и вычислительных работ, поэтому спрос на эти арифмометры стремительно возрастал.

Во многих странах организуется серийное производство арифмометров системы В.Т. Однера, известность приобретают немецкие арифмометры «Триумфатор» и «Вальтер». «Триумфатор» выпускался с начала 1910­х годов в Лейпциге, спустя несколько лет в Тюрингии (г. Целла­Мелис) на оружейном заводе «Карл Вальтер» успешно освоили производство арифмометров «Вальтер». Эти «однер­машины» в 1925 г. экспонировались на пятой Берлинской выставке по конторскому делу и получили одобрение. В этот же период американская фирма счетных машин «Мерчент» («MANUFACTUR BY MARCHANT CALCULATING MACHINE Cо») приступила к производству «однер-машин», которые быстро завоевали признание во многих странах и получили патенты в США, Канаде, Японии, Голландии, Великобритании и др. Для конструкции арифмометров «Мерчент» было характерно: расположение счетчика оборотов на установочной части, вращение оперативной рукоятки в одну сторону при выполнении любого арифметического действия, наличие специального рычага, переключающего реверсивную муфту в положение «сложение – умножение» или «вычитание – деление», и т. д.

Среди известных моделей «однер­машин» с рычажной установкой данных, сыгравших важную роль в развитии вычислительной техники, следует также отметить упоминавшийся выше арифмометр «Фацит» – «прямой потомок» арифмометра системы Однера. В тоже время не следует умалять значение «однер­машин» малораспространенных: «Рапид» (Франция), «Фалес» (Германия), «Шуберт» (Германия), «Загреб» (Югославия) и др. Это довольно редкие образцы, сохранившиеся сегодня в единичных экземплярах.

Несмотря на большое разнообразие моделей и марок механических арифмометров системы Однера с рычажной установкой чисел, дальнейшее совершенствование получили не все. В своем развитии арифмометры системы Однера прошли путь, аналогичный «томас­машинам», вместе с тем несколько отличающийся своей спецификой. Прежде всего необходимо отметить приоритет в разработке рычажных моделей с электромотором – это был первый шаг в создании электромеханических «однер­машин». К ним относятся только три марки: «Брунсвиг», «Вальтер» и «Триумфатор». Однако эти машины не получили практического использования, они были очень громоздки, неудобны в эксплуатации и выпускались небольшими партиями.

В начале 1930­х годов шведское акционерное общество «Фацит» разработало первый клавишный арифмометр системы Однера. К особенностям конструкции этих машин, в том числе и подобных отечественных моделей, следует отнести десятиклавишный установочный механизм, позволявший применять очень производительный «слепой метод» для набора чисел, и наличие контрольного устройства для визуальной проверки этих чисел. В нашей стране аналогичная модель «ВК­1» (вычислительная клавишная) была создана на Пензенском заводе «Счетмаш» в начале 1950­х годов.

Ее конструкция была положена в основу первых полуавтоматических десятиклавишных электромеханических машин «ВК­2». Эта серия отечественных разработок завершилась полуавтоматической машиной «ВК­3» (с автоматическим умножением) и полным автоматом «ВК­4». Велико значение «однер­машин» в развитии счетной техники. Вместе с машиной К. Томаса они способствовали формированию группы арифмометров и до конца 1930­х годов считались основными математическими машинами в различных сферах деятельности.

Оригинал статьи

 

Счетная машина Вильгельма Шиккарда

Более 300 лет считалось, что автором первой счетной машины является Блез Паскаль [1—11]. И вот в 1957 году директор Кеплеровского научного центра Франц Гаммер сделал в Германии на семинаре по истории математики сенсационный доклад, из которого следовало, что проект первой счетной машины появился как минимум на два десятилетия раньше “паскалева колеса”, а сама машина была (по всей видимости) изготовлена в середине 1623 года [1]. Работая в городской библиотеке Штутгарта, Гаммер обнаружил фотокопию эскиза неизвестного ранее счетного устройства. (Оригинал находился в архиве выдающегося астронома и математика Иоганна Кеплера в Пулковской обсерватории близ Санкт-Петербурга.) Гаммеру удалось установить, что этот эскиз есть не что иное, как отсутствовавшее приложение к опубликованному ранее письму Иоганну Кеплеру профессора университета в Тюбингене Вильгельма Шиккарда (от 25 февраля 1624 года), где Шиккард, ссылаясь на чертеж, описывал изобретенную им счетную машину.
Машина содержала суммирующее и множительное устройства, а также механизм для записи промежуточных результатов [1—4]. Первый блок — шестиразрядная суммирующая машина — представлял собой соединение зубчатых передач. На каждой оси имелись шестерня с десятью зубцами и вспомогательное однозубое колесо — палец. Палец служил для того, чтобы передавать единицу в следующий разряд (поворачивать шестеренку на десятую часть полного оборота, после того как шестеренка предыдущего разряда сделает такой оборот). При вычитании шестеренки следовало вращать в обратную сторону. Контроль хода вычислений можно было вести при помощи специальных окошек, где появлялись цифры. Для перемножения использовалось устройство, чью главную часть составляли шесть осей с “навернутыми” на них таблицами умножения.
После доклада Гаммера исследователи вспомнили и про другое письмо Шиккарда Кеплеру — от 20 сентября 1623 года, — на которое прежде не обращали должного внимания. В нем Шиккард сообщал, что осуществил механически то, что Кеплер делал алгебраически, а именно — сконструировал машину, автоматически выполняющую сложение, вычитание, умножение и деление. Шиккард писал, что Кеплер был бы приятно удивлен, если бы увидел, как машина сама накапливает и переносит влево десяток или сотню и как она отнимает то, что держит в “уме” при вычитании.

Гаммер обнаружил еще один набросок машины Шиккарда и письменные указания изготовлявшему ее механику Вильгельму Пфистеру.
Вильгельм Шиккард (1592—1636) появился в Тюбингене в 1617 году и вскоре стал профессором восточных языков местного университета. При этом он вел переписку с Кеплером и рядом немецких, французских, итальянских и голландских ученых по вопросам, касающимся астрономии. Обратив внимание на незаурядные математические способности молодого ученого, Кеплер порекомендовал ему заняться математикой. Шиккард прислушался к данному совету и достиг на новом поприще значительных успехов. В 1631 году он стал профессором математики и астрономии. А через пять лет Шиккард и члены его семьи умерли от холеры. Труды ученого были забыты.

Используя найденные Гаммером материалы, сотрудники Тюбингенского университета в начале 1960-х годов создали действующую модель машины Шиккарда.
Но была ли построена машина Шиккарда при его жизни? Здесь нет однозначного ответа. Из уже упоминавшегося письма Шиккарда от 25 февраля 1624 года следует, что один, еще не совсем готовый, экземпляр машины, который находился у механика Пфистера, сгорел во время пожара.
На вопрос, использовал ли Паскаль при построении своей суммирующей машины идеи Шиккарда, ответ должен быть отрицательным [1]. Документы свидетельствуют о том, что никакие сведения о счетном устройстве 1623 года не дошли до научных кругов Парижа и, значит, Паскаль о нем знать не мог.
Машина Шиккарда была известна, по-видимому, лишь узкому кругу лиц и не повлияла на последующее развитие механизации счета, тем не менее имя Вильгельма Шиккарда находится в одном ряду с именами Блеза Паскаля, Готфрида Вильгельма Лейбница, Чарльза Бэббиджа, Пафнутия Львовича Чебышева, Германа Холлерита и других выдающихся изобретателей счетных устройств XVII—XIX столетий [2].
Через десять лет после того, как Франц Гаммер сделал свое сенсационное сообщение, в Национальной библиотеке Мадрида были найдены два тома неопубликованных рукописей Леонардо да Винчи. Среди чертежей обнаружили эскиз тринадцатиразрядного суммирующего устройства с десятизубыми колесами [1]. В целях рекламы оно было собрано фирмой IBM и оказалось вполне работоспособным.
Но являлся ли и данный проект первым?

Литература
1. Гутер Р.С., Полунов Ю.Л. От абака до компьютера. Изд. 2-е, испр. и доп. М.: Знание, 1981.
2. Златопольский Д.М. Вычислительная машина Шиккарда // Информатика, № 33/ 2001.
3. Печерский Ю.Н. Этюды о компьютерах. Кишинев: Штиница, 1989.
4. Механические калькуляторы // Информатика, № 26/2001.
5. Вычислительные машины // Большая советская энциклопедия. Изд. 2-е. М.: Гл. науч. изд-во “Большая советская энциклопедия”, 1954. Т. 9.
6. Гиндикин С.Г. Рассказы о физиках и математиках. М.: Наука, 1985.
7. Знакомьтесь: компьютер: Пер. с англ. М.: Мир, 1989.
8. Стройк Д.Я. Краткий очерк истории математики: Пер. с нем. Изд. 4-е. М.: Наука, 1984.
9. Храмов Ю.А. Физики. Биографический справочник. Изд. 2-е. М.: Наука, Гл. редакция физико-математической литературы, 1983.
10. Леонов А.Г., Четвергова О.В. История компьютеров // Информатика, № 35/98.
11. Блез Паскаль // Информатика, № 6/2000.

Оригинал