DE415286C - Vorrichtung zum Aufloesen linearer Gleichungen - Google Patents

Vorrichtung zum Aufloesen linearer Gleichungen

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DE415286C
DE415286C DES66775D DES0066775D DE415286C DE 415286 C DE415286 C DE 415286C DE S66775 D DES66775 D DE S66775D DE S0066775 D DES0066775 D DE S0066775D DE 415286 C DE415286 C DE 415286C
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06GANALOGUE COMPUTERS
    • G06G3/00Devices in which the computing operation is performed mechanically

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mathematical Physics (AREA)
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Description

  • Vorrichtung zum Auflösen linearer Gleichungen. Die Auflösung linearer Gleichungen nach den üblichen rechnerischen Verfahren erfordert viel zeitraubende Rechenarbeit und ist bei nicht sehr kleiner Anzahl der Unbekannten mit zahlreichen Fehlerquellen verbunden. Vermieden bzw. verringert werden kann diese Schwierigkeit durch Anwendung einer Vorrichtung, die das Auflösen auf mechanischem Wege ermöglicht. Bekannt ist eine derartige Vorrichtung, bei der die Gleichungen dargestellt werden durch die Projektionen gebrochener Linienzüge auf eine feste Achse. Die Neigungswinkel der einzelnen Stäbe der unter sich parallelen Stabzüge zu der Projektionsachse geben die Größe der Unbekannten an. Die Vorrichtung, die für die Auflösung einer geringen Anzahl von Gleichungen ein sehr einfaches und bequemes Hilfsmittel darstellt, hat jedoch verschiedene Nachteile, die ihre Anwendung beim Auflösen größerer Gleichungsgruppen erschweren bzw. ganz unmöglich machen r. Das Einstellen der Vorrichtung auf die zu lösenden Gleichungen erfordert ein Auseinandernehmen des ganzen Gerätes, da sämtliche Stäbe in ihrer Länge den zu lösenden Gleichungen angepaßt werden müssen.
  • 2. Das Ablesen der Unbekannten erfolgt durch Messen des Kosinus der Stabneigungs-Winkel. Da die Stäbe verschieblich sind, kann die Ablesung nicht an einem festen Maßstab erfolgen, wodurch allein eine größtmögliche Genauigkeit der Ergebnisse gewährleistet würde.
  • 3. Das Einstellen der einzelnen Stabzüge derart, daß die Bedingungen zur Lösung der Gleichungen erfüllt sind, d. h. daß die einander entsprechenden Glieder derselben einander parallel sind und ihre Endpunkte auf einer Lotrechten zur Projektionsachse liegen, ist bei einer größeren Anzahl als etwa vier Unbekannter ohne besondere Hilfsmittel nur schwer zu erreichen.
  • q. Der Grad der Genauigkeit der Lösungen hängt ab von der Geschicklichkeit des Rechners.
  • Vorgenannte Nachteile vermeidet die vorliegende Erfindung. Ihr Gegenstand unterscheidet sich von der genannten Vorrichtung dadurch, daß sowohl das Einstellen der den Unbekannten beigeordneten Beiwerte als auch das Ablesen der Unbekannten selbst an festen Maßstäben erfolgt. Die Unbekannten ergeben sich dabei zwangläufig unmittelbar, sobald die Vorrichtung an ebenfalls festen Teilungen auf die Normalglieder der Gleichungen eingestellt ist. Es ist daher möglich, durch geeignete Maßnahmen zur Feineinstellung und -ablesung die Genauigkeit der Ergebnisse beliebig zu erhöhen.
  • Die zu lösenden Gleichungen mit n Unbekannten lauten a1,1 # x1 @- a1, 2 x2 -E- . . .. ui, aa ' xit = @l ü2, 1 XI + ü21 2 x2 + # . . ü2, st ' x@t - ',2 ur:, 1 x1 " f' u2' x2 + # . . U.n, n ' xiz - »t# Die Unbekannten x werden bei der den Gegenstand der Erfindung bildenden Vorrichtung dargestellt als Bewegungen von n Konstruktionsteilen a, deren Größe durch Strecken bzw. Drehwinkel gemessen werden kann (Abb. 1). Jede dieser Bewegungen wird durch n= verstellbare Übersetzungen b entsprechend den Beiwerten a »reduziert«. Diese reduzierten Bewegungen a # x werden zwangläufig derart auf n weitere bewegliche Elemente übertragen, daß deren Bewegungen gleich den doppelten Summen der reduzierten Bewegungen 2 (cri x1 + a.2 x2 -}- . . . at # x,l), d. h. gleich den Werten 2 @, sind. Erteilt man umgekehrt den Elementen e die vorgeschriebenen Bewegungen 2@, so müssen die Konstruktionsteile ,a zwangläufig Verschiebungen ausführen, deren Größe gleich der der gesuchten n Unbekannten sind, da ja die kinematischen Bedingungen, aus denen sich die Beweungen x ergeben, vollständig den in den' Gleichungen analytisch festgelegten Bedingungen entsprechen.
  • Da das Wesen der Erfindung unabhängig ist von der Anzahl der aufzulösenden Gleichungen, soll es der Einfachheit halber an Hand einer Vorrichtung zur Auflösung nur zweier Gleichungen mit zwei Unbekannten erläutert werden (Abb. r bis 3). Die Vorrichtung enthält zwei den Gleichungen genau entsprechende kinematische Systeme, die unter sich nur durch die Stäbe a miteinander verbunden sind. Die Bewegungen dieser Stäbe liefern die gesuchten Unbekannten. Die Abb.3 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Vorrichtung. Sie besteht aus i ¢ Stäben a, b, c, d, e, die in den durch Kreise bezeichneten Punkten gelenkig miteinander verbunden sind. Die Punkte r stellen feste Drehpunkte der Stäbe d auf dem Bodenbrett dar. Die Punkte 2 sind in wagerechter Richtung verschiebliche Drehpunkte der Stäbe b in bezug auf das Bodenbrett. Durch diese Drehpunkte wird jeder Stab b in einen zweiarmigen Hebel verwandelt, dessen Arme ihrer Länge nach im Verhältnis a : r zueinander stehen. Der Wert a ist an einer festen Teilung ablesbar. Läßt man also den Stab a eine Verschiebung um die Strecke x ausführen, die an dem Zeiger r auf einer festen Skala abgelesen werden kann, so verschieben sich die Stäbe c um das Maß a x. Die Hebel b mit ihren je nach den Beiwerten a einzustellenden Drehpunkten 2 bewirken also die »Reduzierung« der Bewegungen x. Zur Addition der reduzierten Verschiebungen a . x dienen die Stäbe d und e. Der freie Schenkel des Hebels e verschiebt sich, wie aus der Zeichnung (Abb. 3) zu ersehen, in Senkrechter Richtung um das Maß 2 (a1 x1 -I- a2 x2) = 2 @, vorausgesetzt, daß alle Verschiebungen genügend klein bleiben. (In der Zeichnung sind sie der Deutlichkeit halber stark übertrieben.) Erteilt man also umgekehrt den Hebeln e die lotrechte Verschiebung 2 @, so müssen die Stäbe a sich um die Strecken x verschieben und damit die gesuchten Unbekannten liefern. Abb. r und 2 zeigen die soeben beschriebene Vorrichtung in einfachster Ausführung.
  • Die beschriebene Vorrichtung läßt sich für beliebig viele Unbekannte anwenden. Es muß nur die Vorrichtung zum Auflösen von n Gleichungen mit n Unbekannten auch n Stäbe a bzw. andere denselben Zweck erfüllende Konstruktionsglieder enthalten und ebenso viele kinematische Systeme. Abb. q. zeigt z. B. eine Vorrichtung zum Auflösen von drei Gleichungen mit drei Unbekannten. Am Wesen der Erfindung wird nichts geändert, wenn die Unbekannten statt durch Verschiebungen von Stäben durch Verdrehung von Achsen o. dgl. erhalten werden. Ebenso ist die -Bauart der die Gleichungen darstellenden kinematischen Systeme ohne Belang, sofern sie nur die Unbekannten in den Gleichungen entsprechende Beziehungen zueinander bringen. Die Ausführungsform ist daher beliebig.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Vorrichtung zum Auflösen linearer Gleichungen mit n Unbekannten auf rein mechanischem Wege, gekennzeichnet durch Kupplung von n beweglichen Konstruktionsteilen (a) mit n2 zahlenmäßig einstellbaren Übersetzungen derart, daß nach Einstellung der n= übersetzungen auf die den Beiwerten der Unbekannten entsprechenden Größen a und nach Einstellung der zu diesen in kinematischer Abhängigkeit stehenden weiteren n beweglichen Glieder (e) auf die Normalglieder @ der Gleichungen die Elemente (a) zwangläufig den gesuchten Unbekannten proportionale Bewegungen ausführen, wobei sämtliche Einstellungen und Ablesungen an festen Maßstäben vorgenommen werden.
DES66775D 1924-08-12 1924-08-12 Vorrichtung zum Aufloesen linearer Gleichungen Expired DE415286C (de)

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DE415286C true DE415286C (de) 1925-06-17

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DE (1) DE415286C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2481648A (en) * 1943-09-15 1949-09-13 Western Electric Co Apparatus for combining variable quantities
US3018950A (en) * 1958-07-25 1962-01-30 Internat Milling Company Programming calculator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2481648A (en) * 1943-09-15 1949-09-13 Western Electric Co Apparatus for combining variable quantities
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