Счётная машина Шиккарда
Спустя почти 150 лет со дня изобретения счетной машины Леонардо да Винчи, в 1623 году в письме Иоганну Кеплеру немецкий профессор математики и астрономии Вильгельм Шикард (1592-1635) написал о машине, которая способна вычитать и складывать, а с помощью особых приспособлений на корпусе - еще и умножать, и приложил эскиз устройства. Это был шести разрядный механический калькулятор, получивший название «Вычисляющие часы». Устройство было названо часами, потому что его принцип работы основывался на использовании звёздочек и шестерёнок, как и в настоящих часах, а когда результат превышал резервы памяти, раздавался звон колокольчика.
Вычисляющие часы – первое механическая счетная машина, позволяющая складывать, вычитать, делить и умножать числа. Однако, она была известна довольно узкому кругу лиц, и поэтому долгое время (почти 300 лет со дня ее изобретения) первой счетной машиной считалось изобретение Блеза Паскаля (Пасклин).
История «вычисляющих часов» трагична. Два изготовленных экземпляра машины, один из которых предназначался Кеплеру, сгорели во время пожара. О самом проекте забыли на долгие годы, и чертежи устройства были утеряны из-за бушующей в тот период Тридцатилетней войны (1618-1648 гг), и только в 1935 году они были найдены. Найдены только для того, чтобы быть потерянными снова по причине второй мировой войны (1941-1945 гг).
И только спустя 21 год, в 1956 году в городской библиотеке Штутгарта была найдена фотокопия эскиза «вычисляющих часов», и в 1960 группа энтузиастов, на основе этой фотокопии и писем Шиккарда, сумели построить действующую модель «вычисляющих часов».
Вильгельм Шиккард
Вычисляющие часы состояли из трех частей: верхней – множительной части (для умножения и деления), средней – суммирующей части (для вычитания и сложения) и нижней части - механизма для сохранения промежуточных результатов счета.
Суммирующее устройство состояло из шести осей, на каждую из которых крепился барабан, на боковую сторону которого наносились числа от нуля до девяти, шестеренка с десятью зубьями и вспомогательная однозубая шестеренка. Однозубая шестеренка использовалась для передачи переполнения в старший разряд (для поворота десятизубой шестеренки старшего разряда на 1/10 оборота после того, как предыдущая десятизубая шестеренка совершит полный оборот).
Для того, чтобы при переносе разряда переполнения все десятизубые шестеренки вращались в одном направлении, использовалась вспомогательная десятизубая шестеренка.
Всего в суммирующем устройстве использовалось 11 десятизубых шестеренок и шесть однозубых.
Для ввода слагаемых использовалось шесть тумблеров, результаты ввода отображались в окошках над этими тумблерами.
Вычисление суммы состояло в последовательном вводе слагаемых с помощью тумблеров и считывания результата. Для вычитания сначала вводили уменьшаемое, а затем обратным вращением тумблеров вводилось вычитаемое. Деление заменялось повторным вычитанием делителя из делимого.
Множительное устройство работало по принципу «палочек Непера». В верхней части «Вычисляющих часов» располагались шесть параллельных цилиндров с нанесенными на них таблицами умножения (цилиндрические палочки Непера). На рисунке справа изображена таблица, наносимая на цилиндры, в развернутом виде.
Поворотом цилиндров с помощью специальных ручек, располагающихся сверху «Вычисляющих часов», устанавливалось множимое. В результате в окошках устройства отображалась таблица для умножения по технологии «палочек Непера». Для удобства использования полученной таблицы применялась панель с девятью рейками с окошками (на каждой рейке было 6 окошек). На рейках были нанесены числа от 1 до 9. Рейка с цифрой 1 располагалась сверху на панели, за ней шла рейка с цифрой 2 и так далее до 9.