Qu'est-ce qu'un cardan?
Un cardan, également appelé anneau, est un dispositif mécanique composé de deux anneaux ou plus montés sur des axes perpendiculaires les uns aux autres. Un objet monté sur un cardan à trois anneaux reste suspendu horizontalement sur un plan situé entre les anneaux, quelle que soit la stabilité de la base. Les cardans ont un large éventail d'utilisations pratiques allant du film aux applications aérospatiales.
Un cardan peut être utilisé pour maintenir les objets à niveau dans des environnements instables - par exemple, de nombreux porte-gobelets montés sur le tableau de bord sont des cardans. Les cardans sont également extrêmement utiles dans les environnements de navires et d'aéronefs, lorsque des instruments de mesure tels que les chronomètres et les compas doivent être maintenus au même niveau que l'horizon. Les cardans peuvent également être utilisés pour la navigation aérospatiale, car ils peuvent être réglés pour fournir une mesure stable à partir d'un point de référence spécifique tel que la terre ou le soleil, quelle que soit leur position réelle dans l'espace. Les cardans utilisés dans la navigation aérospatiale utilisent les angles d'Euler pour orienter un objet tel qu'un vaisseau spatial.
Lorsqu'ils sont utilisés pour la navigation aérospatiale, les cardans sont configurés en ensembles de trois gyroscopes mesurant la hauteur , le roulis et le lacet . Le tangage fait référence à la rotation de l'embarcation autour de l'axe transversal. Dans l'exemple d'un avion, le nez de l'avion est levé pour augmenter la hauteur et vers le bas pour l'abaisser. Le roulis, également connu sous le nom de berge, est la rotation de l'embarcation le long d'un axe longitudinal, tandis que le mouvement de lacet fait référence à la rotation autour du centre de masse. Les cardans sont orientés avec une base, par exemple, la lune, et les angles de cardan mesurent la position de l'embarcation par rapport à la base.
Occasionnellement, une condition appelée verrouillage du cardan peut se produire lorsque les capacités de mesure d'un système à cardan peuvent être dépassées, ce qui oblige un opérateur à réinitialiser les cardans. Cela se produit lorsqu'une rotation le long d'un axe en indique un autre, par exemple lorsqu'un avion monte droit dans les airs, rendant toute lecture du lacet dépourvue de sens, car les deux axes sont alignés dans la même direction. Le blocage du cardan peut être surmonté avec l’ajout d’un gyroscope redondant.
Parce que les cardans permettent aux objets de se déplacer dans les trois dimensions, ils sont souvent utilisés dans les films pour recréer des mouvements brusques provoqués par la turbulence ou une mer agitée. Les cardans apparaissent également dans les situations où un objet doit pivoter ou pivoter comme c'est souvent le cas avec les caméras de cinéma ou les moteurs de fusée. Les cardans sont des outils extrêmement utiles dans un large éventail d’industries.