Co je to Gimbal?

Gimbal, také volal gimbal prsten, je mechanické zařízení sestávat ze dvou nebo více prstenů namontovaných na osách v pravých úhlech k sobě navzájem. Objekt namontovaný na trojbokém závěsném rámu zůstane vodorovně zavěšen v rovině mezi kroužky bez ohledu na stabilitu základny. Gimbals mají širokou škálu praktických využití, od filmových až po letecké aplikace.

Gimbal lze použít k udržení úrovně předmětů v nestabilním prostředí - například mnoho držáků na poháry namontovaných na palubní desce jsou gimbaly. Gimbaly jsou také velmi cenné v prostředí lodí a letadel, když měřicí přístroje, jako jsou chronometry a kompasy, musí být udržovány ve vodorovné poloze s horizontem. Gimbaly mohou být také použity pro leteckou navigaci, protože mohou být nastaveny tak, aby poskytovaly stabilní měření od konkrétního referenčního bodu, jako je Země nebo Slunce, bez ohledu na jejich skutečnou polohu v prostoru. Gimbaly používané v letecké navigaci využívají Eulerovy úhly k orientaci objektu, jako je kosmická loď.

Při použití pro leteckou navigaci jsou gimbaly konfigurovány v sadách tří gyroskopů, které měří rozteč , svitek a úhel . Rozteč označuje rotaci plavidla kolem příčné osy. V příkladu letounu je nos letadla směřován nahoru, aby se zvýšil sklon, a dolů, aby se snížil. Role, také známý jako břeh, je rotace plavidla podél podélné osy, zatímco zatáčka označuje rotaci kolem středu hmoty. Gimbaly jsou orientovány základnou, například měsícem, a gimbal úhly měří polohu plavidla vzhledem k základně.

Občas se může objevit stav známý jako kardanový zámek , kdy mohou být překročeny měřící kapacity kardanového systému, což vyžaduje, aby operátor resetoval kardany. K tomu dochází, když rotace podél jedné osy zapíše jinou, například když letadlo stoupá přímo do vzduchu, takže jakékoli odbočení nemá smysl, protože obě osy jsou vyrovnány stejným směrem. Gimbal lock lze překonat přidáním redundantního gyroskopu.

Protože gimbaly umožňují objektům pohybovat se ve třech rozměrech, často se ve filmu používají k obnovení náhlého pohybu způsobeného turbulencí nebo drsným mořem. Gimbaly se objevují také v situacích, kdy se objekt musí natáčet nebo natáčet, jak je tomu často u filmových kamer nebo raketových motorů. Gimbals jsou mimořádně užitečnými nástroji v celé řadě průmyslových odvětví.