O que é um cardan?
Um cardan, também chamado de anel do cardan, é um dispositivo mecânico que consiste em dois ou mais anéis montados em eixos em ângulos retos entre si. Um objeto montado em um cardan de três anéis permanecerá suspenso horizontalmente em um plano entre os anéis, independentemente da estabilidade da base. Os cardan têm uma ampla gama de usos práticos, variando de filme a aplicações aeroespaciais.
Um cardan pode ser usado para manter os objetos nivelados em ambientes instáveis - por exemplo, muitos porta-copos montados no painel são cardan. Os cardan também são extremamente valiosos em ambientes a bordo de aeronaves, quando instrumentos de medição como cronômetros e bússolas devem ser mantidos nivelados com o horizonte. Os cardan também podem ser usados para navegação aeroespacial, pois podem ser configurados para fornecer uma medição estável a partir de um ponto de referência específico, como a terra ou o sol, independentemente de sua posição real no espaço. Os cardan empregados na navegação aeroespacial utilizam os ângulos de Euler para orientar um objeto, como uma espaçonave.
Quando usados para navegação aeroespacial, os cardan são configurados em conjuntos de três giroscópios que medem inclinação , rotação e guinada . A inclinação refere-se à rotação da embarcação em torno do eixo transversal. No exemplo de um avião, o nariz do avião é apontado para cima para aumentar o tom e para baixo para abaixá-lo. Roll, também conhecido como banco, é a rotação da embarcação ao longo de um eixo longitudinal, enquanto guinada se refere à rotação em torno do centro de massa. Os cardan são orientados com uma base, por exemplo, a lua e os ângulos do cardan medem a posição da nave em relação à base.
Ocasionalmente, pode ocorrer uma condição conhecida como trava de cardan , quando as capacidades de medição de um sistema de cardan podem ser excedidas, exigindo que o operador redefina os cardan. Isso acontece quando uma rotação ao longo de um eixo escreve outro, por exemplo, quando uma aeronave sobe diretamente para o ar, sem fazer qualquer leitura da guinada, porque os dois eixos estão alinhados na mesma direção. O bloqueio do cardan pode ser superado com a adição de um giroscópio redundante.
Como os cardan permitem que os objetos se movam através de três dimensões, eles são freqüentemente usados em filmes para recriar movimentos repentinos causados por turbulência ou mar agitado. Os cardan também aparecem em situações em que um objeto precisa girar ou girar amplamente, como costuma acontecer com câmeras de filme ou motores de foguete. Os cardan são ferramentas extraordinariamente úteis em uma ampla gama de indústrias.