В'интернациональной шеренге изобретателей счетных машин и приборов почетное место занимает итальянец Джованни Полени. Ему принадлежит идея зубчатого колеса с переменным числом зубьев. Арифмометры, в которых использовались эти колеса, в конце XIX — начале XX столетия стали, вероятно, самыми популярными счетными машинами.
Джованни Полени —математик, астроном, физик и археолог—родился в 1683 году в Венеции. Отец его прославился во время войны с турками, за что и получил титул маркиза. Одаренный «замечательными способностями и живостью ума», молодой Полени блестяще учился. Родители хотели, чтобы он стал судьей — занятие, достойное маркиза, но Джованни избрал академическую карьеру. В 26 лет он занял место профессора астрономии в Падуанском университете, через 6 лет перешел на кафедру физики, а в 1719 году возглавил кафедру математики. Вместе с тем он продолжал вести курсы астрономии и теоретической физики. В 1738 году к этим дисциплинам добавилась еще экспериментальная физика, и в короткий срок Полени сумел организовать одну из лучших в Европе физических лабораторий.
Круг научных интересов маркиза Полени был необычайно широк.Он занимался математикой, физикой и
астрономией; конструировал различные приборы и механизмы, публиковал статьи по археологии, увлекался архитектурой: в 1748 году был приглашен папою в Рим для осмотра купола знаменитого собора св. Петра и разработки мер/предотвращающих его разрушение...
Наибольшую славу Полени принесли его работы по гидродинамике. Здесь он получил много важных результатов, например определил (независимо от Ньютона) влияние размера отверстия на скорость истечения. Практические рекомендации Полени имели большое значение для его времени, и недаром К. Маркс, рассматривая историю мельниц, писал'. «Учение о движении воды, как и его использование для постройки водяных мельниц, разработано Полени в работе «De motu aquae» 1717 г.»
Вскоре после выхода этой книги Полени был приглашен сенатом Венецианской республики руководить работами по предотвращению наводнений. Он стал часто выступать арбитром в спорах, возникавших между государствами, границы которых проходили по рекам.
Полени вел оживленную переписку с Эйлером, Кас-сини, Мопертюи, он был иностранным членом-академий наук многих стран, в том числе и России. Биограф Полени писал о нем: «Его доброта, непритязательность и крайняя обязательность добыли ему многочисленных друзей; в его характере было большое благородство духа... он был полон искренности...»
Умер Джованни Полени в 1761 году. На одной из площадей Падуи была установлена его статуя, одна из первых работ скульптора Кановы.
Описание изобретенной Полени счетной машины дано в его книге «Miscellanea: de barometris et thermometris de machina quadem arithmetica», вышедшейг в 1709 году в Падуе.
. Основные детали этого замысловатого устройства (рис. 45) вы* точены из дерева. Мащина Полени в отличие от всех известных счетных машин приводится в движение грузом-гирькой k, висящей свободно на канате. Другой конец каната закреплен на валике /, а валик жестко сидит на оси yg. На той же оси расположены зубчатые колеса аЬс и 1НК.. передающие вращение оси двум другим осям которые на рис. 45 обозначены как VY и СМ.
На валу VY справа находится составное зубчатое колесо-основной элемент машины, в котором как раз и воплощена идея синьора Полени (по нашей терминологии это устройство ввода). Колесо состоит из плоского диска QRST и расположенных левееего
трех зубчатых секторов а—6, с—d, е—f. Каждый сектор состоит из 9 двухреберных блочков (на ряс. 46, фиг. III, изображен отдельный блочек). В левом ребре блочка сделан квадратный вырез kipq, в правом — прямоугольное отверстие D. В вырез вставляется Прямоугольный зуб аЬс (фиг. II), к которому крепится подпружиненный рычаг ху (фиг. IV). Свободный конец рычага пропускается в отверстие D. Если нажать пальцем на рычаг так, чтобы его конец оказался у нижнего торца отверстия D, то зуб займет положение, при котором он будет перпендикулярен к периферии ребра. В этом положении он сможет войти в зацепление с зубчатым колесом основного счетчика, которое расположено над составным колесом. Если же свободный конец рычага находится у верхиего торца отверстия D, то зуб отклонен в сторону и зацепление при этом невозможно.
Таким образом, в каждом из трех секторов можно вручную установить нужное число зубьев, которые должны войти в зацепление с соответствующим колесом основного счетчике. При этом сектор я—Ь соответствует разряду единиц, с—d—разряду десятков, е — / — разряду сотен.
. Зубчатые колеса основного счетчика расположены, как уже говорилось, над устройством ввода. Счетчик в машине Полени имеет 6 разрядов, то есть; 6 осей с зубчатыми колесами. На конце каждой оси укреплена стрелка, которая скользит над цифровым диском hg, находящимся в лицевой части машины. Механизм передачи десятков, в котором применена однозубая передача, на рис. 45 не виден.
Вспомогательный счетчик аналогичен лейбницевскому. На правый конец оси LM насажен круглый диск с ручкой. Диск свободно вращается1 (вместе с осью) в квадратной пластинке DEGF. Пластинка имеет 9 отверстий и, расположенных таким образом, что за один оборот составного колеса ручка проходит путь от одного отверстия до другого (диск при этом поворачивается на 36°). В одно из отверстий вставляется длинный штифт, натыкаясь» на него, ручка останавливает движение элементов машины. .
, Устройство сдвига выполнено так. Левый конец оси, на которой сидит составное колесо, опирается на подшипник, допускающий продольные смещения этой оси, а само смещение производится с помощью пары «гайка—винт», -которая укреплена на кронштейне у задней (левой) крышки машины. При повороте рукоятки (рх на 360° зубчатые колеса ФП, ZA, mW поворачиваются таким образом, что винт пары сдвигается на один шаги смещает ось VY вправо на расстояние, равное «толщине» сектора. При этом зубья сектора а — Ь, ранее сцеплявшиеся с зубьями колеса on, получают возможность войти в зацепление с зубьями колеса rs и т. д.
Прекрасная идея маркиза Полени в течение многих лет не привлекала внимания изобретателей счетных машин. Только в 1841 году парижский доктор медицины Дидье Рот использовал ее в своем «круглом арифмометре». Окончательно завершение принцип зубчатого колеса с переменным числом зубьев получил в арифмометре петербургского механика Вильгодта Теофила Однера, российского шведа, мастера экспедиции заготовления государственных бумаг.
Основным элементом машины было зубчатое колесо, получившее впоследствии название колеса Однера * (рис. 44). Оно состоит из диска 1, который жестко закрепляется на ведущем валу, и установочной шайбы 2. Эту шайбу можно вращать за выступ 3 относительно неподвижно стоящего диска, в пазах которого могут радиально перемещаться выдвижные зубья 4, имеющие штифты 5. Штифты входят в криволинейный паз 6 установочной шайбы 2. Если повернуть шайбу при помощи выступа 3, то изгиб/имеющийся приблизительно на середине паза, давлением на штифты продвинет зубья либо наружу, либо внутрь колеса.
Таким образом, в зависимости от углового положения шайбы в колесе Однера изменяется число зубьев.
Начав работать над своим изобретением в 1874 году, Однер через 4 года получил привилегию (патент) на производство арифмометров. В 1890 году он существенно улучшил конструкцию своей машины и организовал «Механический и медно-литейный завод» для производства арифмометров. В первый же год существования завод выпустил около 500 машин. Умер Однер, вероятно, в 1906 году.
В начале нашего века десятки фирм под различными марками выпускали арифмометры петербургского изобретателя.
В Советском Союзе арифмометр «Феликс», являющийся модификацией арифмометра Однера, выпускался несколькими заводами вплоть до конца 50-х годов.