Мы уже встречались с именем немецкого механика Якоба Лейпольда. Пришло время подробнее рассказать об этом замечательном инженере и писателе, авторе одного из самых остроумных арифмометров.
Он родился 25 июля 1674 года в Планице, в семье талантливого самоучки-ремесленника. Из-за стесненных материальных обстоятельств Лейпольду не довелось много учиться: он слушал некоторое время лекции по математике в Иене, затем штудировал "теологию в Виттен-берге. Когда деньги, отпущенные ему семьей на обучение, подошли к концу, Лейпольд решил возвратиться в родной город. Заехав в Лейпциг и прослушав несколько лекций в университете, он изменил свое решение: он будет учиться!
• За несколько лет до однеровского арифмометра аналогичное изобретение, не получившее, однако, распространения, было сделано американцем Фрэнком Болдуином.
Лейпольд поступает в Лейпцигский университет на богословский факультет и одновременно подрабатывает на жизнь как репетитор-математик. Позже он начинает изготавливать на продажу различные приборы и инструменты. Нужен был лишь толчок, чтобы Лейпольд изменил богословию и занялся тем, к чему звало его призвание. Таким толчком оказались слова лиценциата Зелиг-мана, сказавшего как-то Лейпольду, что «Лейпциг имеет достаточно проповедников, но ни одного мастера, )hoto-рый поставил бы ремесло на математическую и физическую основу».
Лейпольд решает отказаться от духовной карьеры и стать профессиональным механиком. Так как у него не было денег для того, чтобы завести свое «дело» — открыть мастерскую, он попытался «поправить обстоятельства женитьбой», выгодной разумеется. В 1701 году он женился на дочери оружейника из Лукка. Тесть выхлопотал для Лейпольда место эконома в городском госпитале, что позволило ему жить безбедно и заниматься в свое удовольствие любимой механикой. Он конструировал, изготовлял и продавал в основном «ходовую продукцию» — различного рода воздушные насосы. Хоть и медленно, но упорно он шел к своей цели — к собственной механической мастерской. И такая мастерская у него появилась, произошло это уже после смерти первой жены (1713), когда он лишился места эконома в госпитале.
, В 1715 году Якоб Лейпольд становится механиком Лейпцигского университета. Его имя и его машины приобретают все большую.-известность: он удостаивается чести быть почетным членом Академии наук в Берлине, получает титулы прусского коммерческого советника, и горного советника польского короля. Последние годы жизни Лейпольд посвящает обучению молодежи основам теоретической и прикладной механики, занимая пост директора технической школы.
Но все же не машины и не преподавательское искусство принесли славу Якобу Лейпольду, а многотомная энциклопедия технических знаний Под общим названием «Theatrum machinarium» *, над которой он работал с 1722 года до самой смерти, наступившей в январе
* В XVI—XVIII веках <Театрами машин» назывались сборники, в которых описывались конструкции и работа различных механизмов, машин и приборов.
1727 года. Из 10 томов «Театра машин» при жизни автора вышло 7.
В книгах Лейпольда собраны сведения обо всех машинах и инструментах, известных к 20-м годам XVIII столетия. Сочинения Лейпольда написаны не на классической латыни, а по-немецки и поэтому доступны не только ученым, но и простым ремесленникам. Долгие годы эти книги служили учебником и-справочником как для начинающих, так и для опытных изобретателей и механиков. Известно, например, что веэтикий Уатт специально изучил немецкий язык, чтобы познакомиться с описанными Лейпольдом паровыми машинами.
Одна из книг энциклопедии, вышедшая в 1727 году и полностью посвященная инструментальным средствам вычисления, может рассматриваться как первая в мире монография по вычислительной технике. В ней среди многочисленных вычислительных устройств и машин Лейпольд описал несколько собственных изобретений.
Счетная машина Лейпольда (рис. 47) основана на принципе переменного пути зубчатки. Здесь в начале движения приводной ручки машины зубья рейки сцеплялись с колесом основного счетчика и поворачивали его на определенный угол, а момент расцепления определялся путем, который проходил тю ступенчатой пластинке специальный кулачок, связанный с устройством ввода. Машина Лейпольда, между прочим, была первой счетной машиной круглой формы.
Для представления результата умножения в ней использовалось 9 неподвижных цифровых дисков, расположенных во внешнем кольце CDFE, диски соответствуют единицам, десяткам, сотням. (Диски имеют две противоположные градуировки: одна для сложения и умножения, другая для внчитания и деления.) Поверх дисков скользят стрелки-указатели, укрепленные на осях, которые проходят через центры дисков. На тех же осях, но внутри машины располагаются 10-зубые храповые колеса, они приводятся во вращение 9-зубой секторной рейкой N0 (рис. 49, фиг. III), которая может поворачиваться вокруг оси W, укрепленной в зубчатом кольце PR. На рейке N0 под прямым углом к ней укреплена тонкая пластина х, показанная отдельно на рис. 49, фиг. IV Левый боковой торец пластины плоский, правый, выполнен в виде 9 ступенек равной высоты.
При вращении приводной ручки зубчатое кольцо PR вместе с .рейкой N0 поворачивается относительно вяешнего кольца. Один из кулачков (, т, п. О, расположенных на свободном конце рычага, наталкивается своим закругленным торцом на пластину х и, скользя по ее грани, перпендикулярной поверхности рейки, отжимает последнюю вверх, вводя ее зубья в зацепление с тем храповым колесом, мимо которого проходит рейка в данную часть оборота. Пройдя по
боковой грани пластины до конца ступеньки, кулачек проскакивает вперед по направлению к периферии машины, и рейка возвращается пружиной h в исходное состояние, выходя из зацепления с храповиком. Таким образом, число зубьев, на которое повернется одно из храповых колес, определяется длиной пути кулачка.
Для того чтобы произвольно менять длину этого пути/ необходимо иметь средство установки кулачка на различную относительно пластины х высоту. Это достигается следующим образом: рычаг с кулачком, имеющий возможность поворачиваться в плоскости, перпендикулярной верхней крышке машины, несет на себе палец 5, который опирается на спиральную наклонную плоскость, показанную отдельно на рис. 49, фиг. V. При повороте оси V палец скользит по этой плоскости, поднимая конец рычага с кулачком и устанавливая его против определенной ступеньки пластины х. Ось V оканчивается указателем, который поворачивается относительно одного из 6 неподвижных цифровых дисков внутреннего кольца. Каждый диск лежит напротив диска внешнего кольца и используется для представления 1-го разряда множимого. Итак, во внешнем кольце машины располагается" основной счетчик, а во внутреннем — устройство ввода. Сдвиг множимого осуществляется поворотом против часовой стрелки всей центральной части машины. Наконец, в центре машины размещен вспомогательный счетчик—его шкала видна на рис. 47, а храповое колесо на рис. 48.
Механизм переноса десятков выполнен следующим образом. На осях основного счетчика расположены 10-зубые колеса, между которыми, имеются промежуточные'колеса L, К, и т.д. Каждое промежуточное колесо несет на себе подпружиненный палец (на рис. 48 на колесе М палец f, колесо L с пальцем g и на колесе К, палец d), причем у нечетных колес он расположен над ними, а у четных — под ними. При повороте колеса единиц на 360° палец поворачивает на 36° колесо десятков, лежащее выше, и благодаря этому совершается передача десятков. Аналогичным путем выполняется передача сотен, тысяч и т. д.
Смерть помешала Лейпольду изготовить машину, и принцип переменного пути зубчатки был впервые реализован много позднее Дитцхольдом (1877) и Ф. Вайсом (1893).