Кулачковая электромеханическая вычислительная машина

[инженер-исследователь]

   То, что это АИ вычислительная техника, я убедился проведя переписку с рядом технических музеев. В моём произведении  "На заре космических полётов Записки программиста" ( http://fai.org.ru/forum/topic/38650-na-zare-kosmicheskih-polyotov-zapiski-programmista/ ) , уровень техники соответствует уровню РИ-техники 1950-ых годов и при этом главный герой работает на кулачковом компьютере, который был сконструирован ,когда уровень техники соответствовал нашим 1930-ым годам. Хочу описать принцип действия этой машины.

   Главный вычислительный элемент такой машины-кулачковую вычислительную группу.
   Кулачковая вычислительная группа представляет два независимых кулачковых механизма, приводимых в движение двумя электромоторами, на валу одного из которых установлены дополнительные кулачки, а на валу другого рама с толкателями, внутри ,которой вращаются кулачки первого механизма.
   Собственные толкатели каждого из кулачковых механизмов, управляют выключателями , которые через электросхему управляют электродвигателями , так что бы он остановился после проворота на угол пропорциональный числу набранному на клавиатуре, толкатели на вращающейся раме управляют выключателями, которые через скользящие контакты соединены с индикатором, который отображает число пропорциональное углу поворота кулачка, относительно вращающейся рамы.
   При этом коэффициенты пропорциональности можно подобрать так, что на индикаторе будет отображаться сумма, набранных на клавиатурах,чисел при встречном вращении кулачка и вращающейся рамы или разность ,при попутном.
   Если изменить форму кулачков, то можно добиться остановки вращения двигателей при повороте на угол пропорциональный логарифму по какому-нибудь основанию, а на индикаторе будет отображаться число равное этому основанию возведённому в степень пропорциональную углу поворота кулачка, относительно вращающейся рамы. В этом случае на индикаторе появится либо произведение от набранных на клавиатурах чисел, либо их отношение, в зависимости от направлений вращения кулачков.
   Фактически такое устройство решает задачу f(x,y)=v(g(x)+h(y)), при встречном вращении кулачков и f(x,y)=v(g(x)-h(y)), при попутном , функции v,g и h задаются формой кулачков.
   Естественно можно сделать так ,что результаты вычислений одной кулачковой вычислительной группы , могут быть входными данными другой кулачковой вычислительной группы .
   Внутри такой электромеханической вычислительной машины есть много кулачковых вычислительных групп, которые можно по-разному коммутировать заставляя машину делать сложные вычисления.

    Фактически кулачковая вычислительная группа-аналог счётной линейки, где входные данные вводятся с помощью электромотора, а результаты вычислений выводятся на индикатор , через толкатели кулачкового механизма, управляющие выключателями, замыкающими или размыкающими цепи нитей накаливания цифрового индикатора.

[prostak_1982]

Чертеж - язык техники.

Хотя бы набросок.

[sanitareugen]

Это скучная РИ. Корабельная СУО, управление зенитным огнём "Шилки"...

 

[prostak_1982]

http://1500py470.livejournal.com/tag/Релюшки-Щелкушки

http://1500py470.livejournal.com/96596.html

http://1500py470.livejournal.com/89346.html

 

[prostak_1982]

Насколько я помню, по сравнению с зубчатыми передачами, у кулачковых больше потери на трение, а отсюда износ выше.

[sanitareugen]

Для начального ознакомления - "Механизмы приборов" под ред. Юдина, тт. 1-2, "Математические инструменты" Мейера цур Капеллена, ну,семитомник Артоболевского, потом можно и поискать конкретных решений (прицел Нордена, ПУАЗО и т.п.)

Но соединять в цепочку несколько таких механизмов действительно никто не пробовал. По одной простой причине - в размерной цепи ошибки суммируются. И многоступенчатый кулачковый механизм будет давать недопустимую погрешность. В реале ставили один, например, вычислявший прицел по дальности, тогда точность была удовлетворительна.

[taras-proger]

Как аналоговая реализация единичных и конкретных формул пойдёт. Но полноценный компьютер на кулачках не получится, только "арифмо"метр номограмм, не более того. И лучше усложнить форму кулачка сразу под функцию от функции, чтоб не умножать погрешности, чем соединять их каскадно.

Изменено 2 Oct 2015 пользователем taras-proger

[инженер-исследователь]

   Идея кулачкового компьютера у меня появилась после прочтения книги "Механизмы приборов" под ред. Юдина , там было представлено не мало интересных механизмов, но я исходя из своих представлений о компактности, дешевизне и технологичности остановился на кулачковых механизмах. О системах управления зенитным огнём знаю, но они решают лишь один тип задач, а мой герой работает на универсальной вычислительной машине. Первоначально я представил кулачковый механизм для выполнения унарной операции, он представлял два кулачка, насаженных на один вал, вращаемый электродвигателем и оборудованный тормозной колодкой, толкатели одного кулачка управляют системой выключателей, которые через электрическую схему управляют подачей тока на электродвигатель и на спуск тормозной колодки, про определённом положении толкателей происходит одновременное прекращение подачи тока на электродвигатель и спуск тормозной колодки. Электрическая схема, через которую идёт подача тока на двигатель и систему спуска тормозной колодки такова, что с помощью переключателей можно добиться более раннего или более позднего прекращения подачи питания на электродвигатель и спуск тормозной колодки т.е. устанавливают угол на который повернутся кулачки, толкатели на втором кулачке управляют другой группой  выключателей, которые замыкают или размыкают цепи питания нитей накала в индикаторе отображающем числа. Если пронумеровать переключатели на электрической схеме , то после остановки кулачков на индикаторе высветится число, зависящее от номера нажатого переключателя как результат вычисления функции f(g(N)), где N - номер нажатого переключателя (если он кнопочный) , g(N)- функция зависимости угла поворота кулачка от номера переключателя и f(x)-функция зависимости числа на индикаторе от угла поворота кулачка.

  Если я хочу найти f(x,y)=v(g(x)+h(y)) , то требуется установить толкатели соединённые с индикаторами на поворотную раму, находящуюся на одном валу с другим кулачком, управляющим другим мотором, вращающим эту раму.

   Такая система, фактически на вход получает цифровой сигнал и на выходе выдаёт другой цифровой сигнал, хотя внутри неё происходит обращение цифровых сигналов в аналоговые, сложение или вычитание аналоговых сигналов и дальнейшая их оцифровка. Именно по этой причине устраняется суммирование погрешностей размерной цепи- оно заменяется погрешностью округления , которой страдают все цифровые устройства.

[инженер-исследователь]

   На тему суммирования ошибок размерной цепи- замечание вполне корректное, но и в обычных расчётах, на цифровых вычислительных машинах, наблюдается набегание ошибки из-за округления. Конечно её можно неограниченно уменьшать, увеличивая разрядность чисел, даже я пользовался этим приёмом, когда решил вычислить основание натуральных логарифмов до тысячного знака, но обычно,в инженерных расчётах, на это не идут. Помню, в институте, где я учился , на кафедре математики, был плакат:"Избегайте вычитания близких чисел, ибо это действие резко увеличивает ошибку округления, полученную при вычислении этих чисел!"