菲利普·马特豪斯·哈恩

关键点

德国牧师菲利普·马特乌斯·哈恩发明了圆柱形计算机。
菲利普·哈恩是一位制钟师，从事制造时钟的工作。
哈恩制造了大约5-6台设备。

菲利普·马特乌斯·哈恩

德国牧师菲利普·马特乌斯·哈恩（参见菲利普·马特乌斯·哈恩的传记）的圆柱形计算机是第一台功能完备的流行四种类机械计算机（早期的布朗机器相对较为隐藏，对公众来说是未知的）。

菲利普·哈恩是一位技艺娴熟的制钟师，从事制造时钟和天文仪器的工作。他需要一台计算设备，以便计算他的机器的参数，因此在1770年夏天的某个时候，他开始设计一台计算机。第一台工作设备的副本在1773年完成，但直到1778年才展示出来，因为哈恩在十位进位机构的可靠性上遇到了困难。

直到1779年，共制造了四台机器，哈恩在他的一生中制造了大约5-6台设备，其中只有两台留存至今。在他去世后，他的学徒按照他的设计制作了几台计算机，下面的照片中可以看到由哈恩的学徒和兄弟姐妹约翰·克里斯托夫·舒斯特制造的哈恩机器各种各样。

哈恩计算机的副本（由约翰·克里斯托夫·舒斯特制作）

哈恩肯定熟悉莱布尼茨的计算机（不仅从鲁波尔德的算术几何剧院中，还从其他来源），这可能是他在构建设备时使用莱布尼茨的阶梯鼓的原因。该设备的布局也与鲁波尔德的计算机有一些相似之处。

在1779年的《teutschen merkur》杂志上，哈恩提到：
当我把时间用在制作天文钟上时，我不得不处理长分数的计算，大数的乘法和除法，我如此被压倒，以至于我的主要工作差点停止。

然后我想起了一段时间以前我读到的关于莱布尼茨的书，书中提到了他花费了很多钱却没有得到满意结果的计算机。我决定在这个方向上节省一些时间。当然，我也浪费了很多时间和金钱在实验和故障排除上。最后，我成功地构建了一台相当先进和可靠的机器。我在构建十进位机构时遇到的大部分困难。

哈恩需要相当长的时间来解决十进位机构的问题（他多次抱怨他的制造工人的质量问题），但他设法解决了这个问题，部分是通过将机器的初始矩形形状改为圆形。因此，该机器的第一台工作副本有十个数字位置，后来的副本有12个数字位置。

每个数字位置的机制的主要部分是一个小的阶梯状鼓（见下图中的staffelwalze），安装在可以向上和向下移动的轴上。

哈恩的计算机，一张图纸

通过盖子中间的手柄旋转机器的机构，在合适的阶梯滚筒的垂直位置下，主计数器的轮子会与之接合，并且轮子会旋转0、1、…、9个齿。

刻度盘上有两个刻度。外环的数字是黑色的，用于加法和乘法，内环是红色的，用于减法和除法。内刻度的数字实际上是对外刻度数字9的补数（即0下方是9，1下方是8，以此类推）。

输入机构（阶梯滚筒）中输入的数字通过旋转手柄传输到主计数器。还有一个额外的计数器，用于计算手柄的旋转。额外计数器和主计数器的模块由计算模块（带有阶梯滚筒的模块）分开在单独的环中。

这意味着计算机构与显示机构分开。因此，通过旋转计数器环，我们实际上可以在乘法（除法）过程中移动乘数（被除数）。这种移动可以由特殊的箭头指示器控制。

加法操作可以按以下步骤进行：
1. 如果需要，将刻度设置为0。通过旋转主计数器的轴，将第一个加数设置在更大的刻度盘上（带有黑色数字）。
2. 然后通过拉动阶梯滚筒的轴，设置其他加数。
3. 通过旋转手柄1圈，数字传输到主计数器，结果可以在刻度盘的窗口中看到。

减法可以用类似的方式进行，但被减数根据红色数字设置，而减数则通过拉动阶梯滚筒的轴进行设置。旋转手柄1圈后，结果可以在刻度盘的窗口中看到。

乘法可以通过连续相加来完成，步骤如下：
1. 如果需要，将刻度设置为0。通过拉动阶梯滚筒的轴设置被乘数。
2. 将手柄旋转到与乘数单位（小刻度盘中可见的旋转次数）相等的圈数。
3. 然后我们需要将被乘数乘以乘数的十位数，所以我们必须通过旋转刻度盘的环将被乘数向左移动一位。
4. 将手柄旋转到与乘数的十位数相等的圈数。
5. 如果需要，必须为乘数的百位、千位等重复相同的操作。

除法的方式与乘法类似，但在这种情况下使用刻度盘的红色数字，并基于连续减法。

汉恩的计算机在18世纪末在德国流行起来，并被展示给皇帝并在媒体上描述。

众所周知，汉恩还设计并制造了一些简单的计算机，他在有生之年卖出了这些设备。这些设备用于货币计算（用于自动化克罗伊泽尔和古尔登之间的转换，其中1古尔登=60克罗伊泽尔）。不幸的是，这些设备中没有一个留存至今，现在阿里斯姆博物馆的收藏中只有一台被归功于汉恩的机器的复制品（见下图）。

阿里斯姆博物馆的加法设备采用了黄铜和钢制的机械装置，放置在一个包有皮革的木盒中。它有六个连续排列的拨号器，可以用一支针状物设置拨号器。显然，只能进行加法运算，因为没有补数到9个数字的铭文。

通过将拨号器向后旋转将其返回到零位。进位机构很简单，但功能齐全。后来，汉恩的一个学徒雅各布·奥奇将创建类似的机器（参见奥奇的机器），但改进了进位机构。

汉恩的机器的构造原则由他的长子克里斯托夫·马蒂厄斯·汉恩（1767-1833）继续了下去，他在斯图加特担任宫廷机械师，由他的学徒雅各布·奥奇（1765-1842）和约翰·克里斯托夫·舒斯特（1759-1823，他娶了汉恩的一个姐妹）继续，由来自埃辛根的索特兄弟（约翰·雅各布·索特（1843-1803）曾在汉恩的工作室担任学徒和工匠），以及他的朋友和同学菲利普·戈特弗里德·肖特（1739-1809）。