Что такое кардан?

Кардан, также называемый карданным кольцом, представляет собой механическое устройство, состоящее из двух или более колец, установленных на осях под прямым углом друг к другу. Объект, установленный на трехкольцевом карданном подвесе, будет оставаться горизонтально подвешенным на плоскости между кольцами независимо от устойчивости основания. Гимбалы имеют широкий спектр практического использования, начиная от пленок и заканчивая аэрокосмическими приложениями.

Для поддержания уровня объектов в нестабильных условиях можно использовать подвес, например, многие держатели стаканов, установленные на приборной панели, являются подвесными. Гимбалы также чрезвычайно ценны в условиях судов и самолетов, когда измерительные приборы, такие как хронометры и компасы, должны находиться на одном уровне с горизонтом. Кардановом также может быть использована для аэрокосмической навигации, так как они могут быть установлены, чтобы обеспечить измерение стабильного из конкретной точки отсчета, такие как земля или солнце, независимо, чтобы их фактического положение в пространстве. Гимбалы, используемые в аэрокосмической навигации, используют углы Эйлера для ориентации объекта, такого как космический корабль.

При использовании для аэрокосмической навигации карданные подвески конфигурируются в виде набора из трех гироскопов, измеряющих высоту , крен и рыскание . Шаг относится к вращению корабля вокруг поперечной оси. В примере с самолетом нос самолета направлен вверх, чтобы увеличить высоту, и вниз, чтобы понизить его. Рулон, также известный как банк, - это вращение корабля вдоль продольной оси, в то время как рыскание означает вращение вокруг центра масс. Карданные подвесы ориентированы на основании, например, на Луне, а углы карданного подвеса измеряют положение корабля относительно основания.

Иногда может возникнуть состояние, известное как блокировка карданного подвеса , когда могут быть превышены возможности измерения системы карданного подвеса, что требует от оператора сброса подвесок. Это происходит, когда вращение вдоль одной оси записывает другую, например, когда самолет взбирается прямо в воздух, делая любое чтение рыскания бессмысленным, потому что две оси выровнены в одном направлении. Блокировка карданного подвеса может быть преодолена путем добавления избыточного гироскопа.

Поскольку подвесы позволяют объектам перемещаться в трех измерениях, они часто используются в фильмах для воссоздания внезапных движений, вызванных турбулентностью или бурными морями. Гимбалы также появляются в ситуациях, когда объект должен широко поворачиваться или поворачиваться, как это часто случается с кинокамерами или ракетными двигателями. Гимбалы являются чрезвычайно полезным инструментом в широком спектре отраслей.