Одометр

Одо́метр (дав.-гр. ὁδόμετρον від ὁδός — «шлях, дорога» та μέτρον — «міра»)  або одо́граф — це прилад для вимірювання відстані, яку пройшов транспортний засіб, наприклад велосипед чи автомобіль. Прилад може бути електронним, механічним або поєднувати обидві технології (електромеханічний). Назва походить від давньогрецького ὁδόμετρον, hodómetron, від ὁδός, hodós («шлях» або «брама») і μέτρον, métron («міра»). Ранні форми одометрів існували в античному греко-римському світі, а також у стародавньому Китаї.

Електронний одометр (нижче спідометра) з цифровим дисплеєм, що показує 91 308 миль (146 946 км)

Історія

Класична доба

Реконструкція одометра Вітрувія, I ст. до н. е., Рим, Науковий центр і музей технології (Салоніки)

Реконструкція одометра Герона, I ст. н. е., Александрія, Музей давньогрецьких технологій Котсана, Афіни, Греція.

Ймовірно, перші свідчення використання одометра містяться у працях давньоримського Плінія (NH 6. 61–62) і давньогрецького Страбона (11.8.9). Обоє наводять відстані маршрутів, пройдених Александром Македонським (рр. правл. 336–323 до н. е.), за вимірюваннями його бематистів Діогнета і Баетона. Проте висока точність вимірювань бематистів радше свідчить про використання механічного пристрою. Наприклад, відрізок між містами Гекатомбіл і Александрія Арейон, що згодом став частиною Шовкового шляху, бематисти Олександра визначили як 575 римських миль (529 англійських миль), що відхиляється на 0,2% від фактичної відстані (531 англійська миля). Із дев’яти збережених вимірювань у Naturalis Historia Плінія вісім мають відхилення менше 5% від реальної відстані, з них три — в межах 1%. Оскільки ці незначні розбіжності можна пояснити невеликими змінами трас за останні 2300 років, загальна точність вимірювань вказує, що бематисти вже повинні були користуватися досконалим пристроєм для вимірювання відстаней, хоча прямої згадки про нього немає.

Одометр для вимірювання відстані вперше описав Вітрувій у I ст. до н. е. За словами Андре Вегенера Слісвейка, фактичним винахідником міг бути Архімед (бл. 287 до н. е. — прибл. 212 до н. е.).^[1] Однак це твердження є необґрунтованим, і в збережених трактатах Архімеда нічого не стосується одометра.^[2] Герон Александрійський (10–70 н. е.) описує подібний пристрій у 34-му розділі «Діоптри». Машину також використовували за часів римського імператора Коммода (прибл. 192 н. е.), хоча після цього, здається, існує розрив між її використанням у Римі та в Західній Європі XV століття.^[3] Деякі дослідники припускають, що пристрій міг містити технології, подібні до грецького антикітерського механізму.^[4]

Одометра Вітрувія ґрунтувалася на колесі колісниці діаметром 4 римські фути (1,18 м), що робило 400 обертів на одну римську милю (приблизно 1 480 м). За кожного оберту штифт на осі зчіплював 400-зубчасте колесо, повертаючи його на один повний оберт на милю. Це колесо з’єднувалося з іншим, по колу якого були отвори з камінчиками, які мали випадати по одному в скриньку. Таким чином, пройдена відстань визначалася простим підрахунком камінчиків.^[4] Чи був цей інструмент збудований у той час — спірно. Леонардо да Вінчі пізніше намагався створити його за описом, але зазнав невдачі. Натомість у 1981 році інженер Андре Слісвейк побудував власну репліку, замінивши квадратні зубці Леонардо на трикутні, загострені зубці, як у антикітерському механізмі. З цією модифікацією одометр Вітрувія працював відмінно.^[4]

Імперський Китай

Кам’яний відбиток часів династії Хань із зображенням візка з одометром

Династія Хань і період Трьох царств

Одометр також був незалежно винайдений у стародавньому Китаї,^[5] ймовірно, плідним винахідником і раннім ученим Чжан Хеном (78–139 н. е.) з династії Хань. До III століття (період Трьох царств) китайці називали пристрій jì lĭ gŭ chē (記里鼓車) — «візок-барабан з фіксацією лі» (Примітка: сучасне значення лі = 500 м (1 640 фт)).^[6] Тексти III століття описують функції механічного візка: після проходження одного лі механічно керована дерев’яна фігура б’є в барабан, а після десяти лі інша фігура вдаряє у гонг або дзвін механічно рухомою рукою.^[6]

Попри приписування винаходу Чжан Хену чи пізнішому Ма Цзюню (бл. 200–265), є свідчення, що створення одометра було поступовим процесом у Китаї часів Хань, пов’язаним із двірським середовищем хуан мень (євнухи, чиновники, служники, актори, акробати тощо), яке супроводжувало музичні процесії імператорського «візка-барабана».^[7] Історик Джозеф Нідем зазначає, що немає нічого дивного в причетності цієї соціальної групи, з огляду на інші свідчення їхньої майстерності у створенні механічних іграшок для забави імператора і двору. Існують припущення, що вже в I столітті до н. е. (за Західної Хань) удари барабанів і гонгів приводилися в дію автоматично — від обертання коліс.^[7] Можливо, це була конструкція Лоцзя Хуна (прибл. 110 до н. е.), а до 125 року н. е. механічний одометр-візок у Китаї вже був відомий (зображений на фресці з храму Хань на горі Сяотан).^[7]

Одометри використовувалися і в наступні періоди китайської історії. У хроніці Книги Цзинь (635 н. е.) найдавніша частина зведення — книга Цуй Бао (прибл. 300 н. е.) — фіксує використання одометра, надаючи опис (відносячи його до Західної Хань, 202 до н. е. — 9 н. е.).^[8] У Книзі Цзинь це розширено: пояснюється, що пристрій подібний до механізму візка, що вказує на південь, винайденого Ма Цзюнем (200–265; див. також диференціал). Як записано в Сунь ши часів династії Сун (960–1279), одометр і «візок, що вказує на південь» поєднували в один пристрій інженери IX, XI та XII століть. «Сунь-цзи суаньцзін» (Математичний трактат Майстра Сунь), датований III–V століттями, наводить задачу з одометром: задано відстань між двома містами, малу відстань на один оберт колеса візка; потрібно знайти, скільки обертів зроблять колеса при русі з пункту А до Б.^[8]

Династія Сун

Хроніка Сунь ши (1345), що описує людей і події епохи Династії Сун (960–1279), також згадує одометр того часу. На відміну від джерел ранніших періодів, вона дає значно детальніший опис пристрою (у правописі Вейда-Джайлза):

Одометр. [Візок-лічильник миль] пофарбований у червоний колір, з малюнками квітів і птахів по чотирьох боках, та має два яруси, оздоблені різьбленням. Після завершення кожного лі дерев’яна фігура в нижньому ярусі б’є в барабан; після кожних десяти лі фігура у верхньому ярусі б’є у дзвін. Дишло закінчується головою фенікса, віз тягнуть чотири коні. Раніше супровід складав 18 осіб, але на 4-му році правління Юн-сі (987) імператор Чжао Куан'ї збільшив його до 30. На 5-му році правління Тянь-шен (1027) головний камергер Лу Даолун подав специфікації для створення одометрів:^[7]

Далі наводиться тривалий виклад Лу Даолуна про розміри коліс і зубчастих передач, і підсумковий опис роботи пристрою:

Віз має одне дишло і два колеса. Корпус — двоярусний, у кожному ярусі різьблена фігура з барабанною паличкою. Дорожні колеса по 6 футів у діаметрі та 18 футів у колі, один оберт відповідає 3 крокам. За давнім стандартом крок дорівнював 6 футам і 300 кроків становили лі; тепер лі вважається рівним 360 крокам по 5 футів.^[7]

[Примітка: довжина одиниці лі змінювалася з часом; у Сун відрізнялася від значення за Хань.]

Колесо лі (лі лун) з’єднане з лівим дорожнім колесом; діаметр 1,38 фута, коло 4,14 фута, має 18 зубців (чжи) з інтервалом 2,3 дюйма. Є також нижнє горизонтальне колесо (ся пін лун) діаметром 4,14 фута і колом 12,42 фута з 54 зубцями з тим самим інтервалом, що й на вертикальному колесі (2,3 дюйма). (Воно зчіплюється з першим.)^[7]

На вертикальному валу, що обертається з цим колесом, закріплено бронзове «вітряне колесо» (сюань фен лун) з трьома зубцями на відстані 1,2 дюйма. (Воно приводить у рух наступне.) Посередині — горизонтальне колесо діаметром 4 фути і колом 12 футів з 100 зубцями з таким самим інтервалом, як і на «вітряному колесі» (1,2 дюйма).^[9]

Далі на тому самому валу закріплено мале горизонтальне колесо (сяо пін лун) діаметром 3,3 дюйма і колом 1 фут з 10 зубцями на відстані 1,5 дюйма. (З ним зчіплюється) верхнє горизонтальне колесо (шань пін лун) діаметром 3,3 фута і колом 10 футів із 100 зубцями з таким самим інтервалом, як на малому горизонтальному колесі (1,5 дюйма).^[9]

Коли середнє горизонтальне колесо зробить 1 оберт, віз пройде 1 лі і фігура в нижньому ярусі вдарить у барабан. Коли верхнє горизонтальне колесо зробить 1 оберт, віз пройде 10 лі і фігура у верхньому ярусі вдарить у дзвін. Усього використано 8 коліс, великих і малих, із сумарно 285 зубцями. Так рух передається наче ланками ланцюга, «собачі зубці» взаємно зчіплюються, тож завдяки правильному обертанню все повертається до початкової точки (ті сянь гоусо, чхуань я сянчжи, чжоу ер фу ши).^[9]

Подальші розробки

Карета з одометром Колорні з Euthimetria, Бібліотека герцога Августа^[10]

Хаб-одометр на колесі напівпричепа

Спідометр Smiths 1920-х із одометром і трипметром

Одометри розроблялися у 1600-х роках для возів та інших кінних екіпажів для вимірювання пройдених відстаней. Абрамо Колорні (п. 1599) зобразив карету з одометром у трактаті Euthimetria про інженерію.^[10] Левінус Гульзіус опублікував одометр 1604 року у праці Gründtliche Beschreibung deß Diensthafften und Nutzbahrn Instruments Viatorii oder Wegzählers....^[11] 1645 року французький математик Блез Паскаль винайшов паскаліну. Хоча це не одометр, паскаліна використовувала шестерні для обчислень; кожна шестерня мала 10 зубців, і повний оберт першої пересував наступну на одну позицію — той самий принцип, що застосовується в сучасних механічних одометрах.

Одометри для кораблів з’явилися 1698 року завдяки англійцю Томасу Севері. Бенджамін Франклін, державний діяч США і перший генеральний поштмейстер, у 1775 році створив прототип одометра й прикріпив його до своєї карети, щоб вимірювати довжину поштових маршрутів.^[12] У 1847 році Вільям Клейтон і Орсон Пратт, піонери Церкви Ісуса Христа Святих Останніх Днів, вперше застосували Roadometer, який вони винайшли раніше (версія сучасного одометра), закріпивши його на возі американських переселенців на захід.^[13] Він реєстрував пройдену обозами відстань за день. Roadometer використовував дві шестерні і був раннім прикладом одометра з передачами типу паскаліни в реальному застосуванні.^[14]

У 1895 році Кертіс Хассі Відер винайшов Cyclometer.^[15][16] Cyclometer — механічний пристрій, що рахує оберти велосипедного колеса.^[17] Гнучкий трос передавав число обертів на аналоговий одометр, видимий для велосипедиста, який перетворював їх на милі згідно з наперед визначеною формулою.

1903 року Артур П. і Чарльз Г. Варнери, брати з Белоїта (Вісконсин), представили запатентований Auto-meter. Auto-Meter використовував магніт, прикріплений до обертового вала, щоб індукувати магнітну силу на тонкий металевий диск; вимірювання цієї сили забезпечувало точні показники відстані та швидкості в одному приладі. 1912 року Варнери продали свою компанію компанії Stewart & Clark із Чикаго, яку перейменували на Stewart-Warner Corporation. До 1925 року одометри й трипметри Stewart-Warner були стандартним обладнанням на більшості автомобілів і мотоциклів, вироблених у США. На початку 2000-х механічні одометри зійшли з легковиків основних виробників. Pontiac Grand Prix став останнім авто GM у США з механічним одометром у 2003 році; канадський Ford Crown Victoria і Mercury Grand Marquis були останніми моделями Ford із ним у 2005-му.

Трипметри

Після досягнення максимального значення одометр або трипметр починає відлік з нуля — «перекат» показників. Цифрові одометри можуть не «перекочувати».^[18]

Більшість сучасних авто мають трипметр (лічильник поїздки). На відміну від одометра, трипметр можна скинути будь-коли під час поїздки, що дозволяє фіксувати відстань для конкретної ділянки чи поїздки. Традиційно це був суто механічний пристрій, але нині в більшості авто він електронний. Часто сучасні автомобілі мають кілька трипметрів. Більшість механічних трипметрів відображають максимум 999,9. Трипметр зручно використовувати для фіксації пробігу на кожному баку пального, що полегшує точне відстеження паливної економічності; інший поширений спосіб — скидати до нуля на кожному кроці покрокових інструкцій, щоб точно знати, коли настав наступний поворот.

Скручування/накручування пробігу й законодавство

Одним із видів шахрайства є маніпуляція показами одометра з подальшим поданням неправильного пробігу потенційному покупцеві; у Великій Британії це часто називають «clocking», у США — «busting miles». Так авто видається менш зношеним, що підвищує його ринкову вартість. Більшість^[19] нових авто нині мають цифрові одометри, що зберігають пробіг у електронному блоці керування двигуном, ускладнюючи (але не виключаючи) електронну маніпуляцію. У механічних одометрах спідометр можна зняти з панелі приладів і відмотати цифри назад або від’єднати трос приводу й підключити до іншого вузла одометра/спідометра під час руху. У старих авто пробіг можна було зменшити, рушаючи заднім ходом — ця ідея стала основою комедійної сцени у фільмі «Вихідний день Ферріса Бюллера». Втім сучасні одометри додають відстань, пройдену заднім ходом, до загальної, що коректно відображає реальний знос авто.

Ринкова вартість авто часто сильно залежить від сумарного пробігу на одометрі, однак одометри за своєю суттю небезпечні, бо перебувають під контролем власників. У багатьох юрисдикціях ухвалено закони, що карають за скручування пробігу. У США (і багатьох інших країнах) механіки також зобов’язані фіксувати показники одометра щоразу, коли авто обслуговується або проходить огляд. Компанії на кшталт Carfax використовують ці дані, щоб допомогти покупцям виявляти «відмотування».

Поширеність

Дослідження ірландської сервісної компанії Cartell виявило, що 20% транспортних засобів, імпортованих до Ірландії з Великої Британії та Північної Ірландії, мали змінені майлометри з нижчим пробігом.^[20]

Точність

Більшість одометрів працює, підраховуючи оберти колеса, і вважає, що пройдена відстань дорівнює числу обертів, помноженому на довжину кола шини, що визначається стандартним діаметром шини та π (3,141592). Якщо використовуються нестандартні або сильно зношені/недокачані шини, виникає похибка. Формула така:

${\displaystyle (actual\ distance\ traveled)={\tfrac {((final\ odometer\ reading)-(initial\ odometer\ reading))\cdot (actual\ tire\ diameter)}{(standard\ tire\ diameter)}}}$.

Похибка одометра на кілька відсотків — звична річ.^[21] Похибки одометра зазвичай пропорційні похибкам спідометра.

Див. також

• Курвіметр
• Лаг
• Одометрія
• Спідометр
• Тахограф
• Тахометр
• Таксометр