Che cos'è un giunto cardanico?
Un gimbal, chiamato anche anello gimbal, è un dispositivo meccanico costituito da due o più anelli montati su assi ad angolo retto l'uno rispetto all'altro. Un oggetto montato su un giunto cardanico a tre anelli rimarrà orizzontalmente sospeso su un piano tra gli anelli indipendentemente dalla stabilità della base. I gimbali hanno una vasta gamma di usi pratici che vanno dal film alle applicazioni aerospaziali.
Un giunto cardanico può essere usato per mantenere gli oggetti a livello in ambienti instabili - per esempio, molti portabicchieri montati sul cruscotto sono gimbal. I gimbal sono anche estremamente preziosi negli ambienti di bordo e di aeromobile, quando strumenti di misura come cronometri e bussole devono essere mantenuti in linea con l'orizzonte. I gimbal possono anche essere utilizzati per la navigazione aerospaziale, in quanto possono essere impostati per fornire una misurazione stabile da un punto di riferimento specifico come la terra o il sole, indipendentemente dalla loro posizione effettiva nello spazio. I cardanici impiegati nella navigazione aerospaziale utilizzano gli angoli di Eulero per orientare un oggetto come un veicolo spaziale.
Quando utilizzati per la navigazione aerospaziale, i gimbal sono configurati in gruppi di tre giroscopi che misurano passo , rollio e imbardata . Il passo si riferisce alla rotazione dell'imbarcazione attorno all'asse trasversale. Nell'esempio di un aeroplano, il muso dell'aereo è rivolto verso l'alto per aumentare il tono e verso il basso per abbassarlo. Il rollio, noto anche come banco, è la rotazione dell'imbarcazione lungo un asse longitudinale, mentre l'imbardata si riferisce alla rotazione attorno al centro di massa. I gimbali sono orientati con una base, ad esempio la luna, e gli angoli del gimbal misurano la posizione dell'imbarcazione rispetto alla base.
Occasionalmente, può verificarsi una condizione nota come blocco del gimbal , quando possono essere superate le capacità di misurazione di un sistema gimbal, richiedendo a un operatore di ripristinare i gimbal. Ciò accade quando una rotazione lungo un asse ne evidenzia un altro, ad esempio quando un aereo sale dritto in aria, rendendo insignificante qualsiasi lettura dell'imbardata perché i due assi sono allineati nella stessa direzione. La chiusura del giunto cardanico può essere superata con l'aggiunta di un giroscopio ridondante.
Poiché i gimbali consentono agli oggetti di muoversi attraverso tre dimensioni, vengono spesso utilizzati nei film per ricreare movimenti improvvisi causati da turbolenze o mare mosso. I gimbali compaiono anche in situazioni in cui un oggetto deve ruotare o ruotare ampiamente, come spesso accade con le videocamere o i motori a razzo. I gimbali sono strumenti straordinariamente utili in una vasta gamma di settori.