Co to jest gimbal?

Gimbal, zwany także gimbalem, to urządzenie mechaniczne składające się z dwóch lub więcej pierścieni zamontowanych na osiach pod kątem prostym do siebie. Obiekt zamontowany na trójramiennym gimbalu pozostanie poziomo zawieszony na płaszczyźnie między pierścieniami, niezależnie od stabilności podstawy. Gimbale mają szeroki zakres praktycznych zastosowań, od filmów po zastosowania w przestrzeni powietrznej.

Gimbal może być używany do utrzymywania poziomu przedmiotów w niestabilnym otoczeniu - na przykład wiele uchwytów na kubki montowanych na desce rozdzielczej to gimbale. Gimbale są również niezwykle cenne w środowiskach na pokładzie i w samolotach, gdy przyrządy pomiarowe, takie jak chronometry i kompasy, muszą być utrzymywane na poziomie horyzontu. Gimbale mogą być również używane do nawigacji kosmicznej, ponieważ można je ustawić w celu zapewnienia stabilnego pomiaru od określonego punktu odniesienia, takiego jak Ziemia lub Słońce, niezależnie od ich rzeczywistej pozycji w przestrzeni. Gimbale stosowane w nawigacji lotniczej wykorzystują kąty Eulera do orientowania obiektu, takiego jak statek kosmiczny.

Gdy są używane do nawigacji kosmicznej, gimbale są konfigurowane w zestawach trzech żyroskopów mierzących nachylenie , przechylenie i odchylenie . Skok odnosi się do obrotu jednostki wokół osi poprzecznej. W przykładzie samolotu nos samolotu jest skierowany w górę, aby zwiększyć nachylenie, i w dół, aby go obniżyć. Rolka, zwana także przechyłem, to obrót statku wzdłuż osi podłużnej, natomiast odchylenie odnosi się do obrotu wokół środka masy. Gimbale są zorientowane na podstawie, na przykład na księżyc, a kąty gimbala mierzą pozycję jednostki względem podstawy.

Czasami może wystąpić stan zwany blokadą kardanową , gdy zdolności pomiarowe systemu kardanowego mogą zostać przekroczone, wymagając od operatora zresetowania kardan. Dzieje się tak, gdy obrót wzdłuż jednej osi wypisuje drugą, na przykład gdy samolot wznosi się prosto w powietrze, przez co odczytywanie odchylenia nie ma sensu, ponieważ dwie osie są ustawione w tym samym kierunku. Blokadę gimbala można pokonać, dodając zbędny żyroskop.

Ponieważ gimbale pozwalają obiektom poruszać się w trzech wymiarach, są one często używane w filmie do odtworzenia nagłego ruchu spowodowanego turbulencjami lub wzburzonym morzem. Gimbale pojawiają się również w sytuacjach, w których obiekt musi się obracać lub obracać szeroko, jak to często ma miejsce w przypadku kamer filmowych lub silników rakietowych. Gimbale to niezwykle przydatne narzędzia w wielu branżach.