En la navegación inercial, aplicada a buques y submarinos, se necesita un mínimo de tres cardanes para que un sistema de navegación inercial (tabla estable) permanezca fijo en el espacio inercial, compensando los cambios de guiñada, cabeceo y balanceo del buque. En esta aplicación, la unidad de medición inercial (IMU) está equipada con tres giroscopios montados ortogonalmente para detectar la rotación sobre todos los ejes en el espacio tridimensional. Las salidas de los giroscopios se mantienen en un valor nulo mediante motores de accionamiento en cada eje del cardán, para mantener la orientación de la IMU. Para ello, las señales de error de los giroscopios pasan por los «resolvers» montados en los tres cardanes, el de balanceo, el de cabeceo y el de guiñada. Estos resolvers realizan una transformación matricial automática en función de cada ángulo del cardán, de modo que los pares requeridos se entregan al eje del cardán apropiado. Los pares de guiñada deben resolverse mediante transformaciones de alabeo y cabeceo. El ángulo del cardán nunca se mide.Plataformas de detección similares se utilizan en las aeronaves.
En los sistemas de navegación inercial, el bloqueo del cardán puede ocurrir cuando la rotación del vehículo hace que dos de los tres anillos del cardán se alineen con sus ejes de pivote en un solo plano. Cuando esto ocurre, ya no es posible mantener la orientación de la plataforma de detección.
Motores de cohetesEditar
En la propulsión de naves espaciales, los motores de cohetes se montan generalmente en un par de cardanes para permitir que un solo motor vectorice el empuje sobre los ejes de cabeceo y guiñada; o a veces sólo se proporciona un eje por motor. Para controlar el balanceo, se utilizan motores gemelos con señales de control diferencial de cabeceo o guiñada para proporcionar un par de torsión sobre el eje de balanceo del vehículo.
La palabra «gimbal» comenzó como un sustantivo. La mayoría de los diccionarios modernos siguen incluyéndolo como tal. A falta de un término adecuado para describir el movimiento de balanceo de un motor de cohete, los ingenieros empezaron a utilizar también la palabra «gimbal» como verbo. Cuando una cámara de empuje se balancea mediante un actuador acoplado, el movimiento se denomina «gimbalizado» o «gimballing». La documentación oficial de los cohetes refleja este uso.
Fotografía e imagenEditar
Los cardanes también se utilizan para montar todo tipo de cosas, desde pequeños objetivos de cámara hasta grandes telescopios fotográficos.
En los equipos fotográficos portátiles, se utilizan cabezales de cardán de un solo eje para permitir un movimiento equilibrado para la cámara y los objetivos. Esto resulta útil en la fotografía de la vida salvaje, así como en cualquier otro caso en el que se adopten teleobjetivos muy largos y pesados: un cabezal cardán hace girar un objetivo alrededor de su centro de gravedad, lo que permite una manipulación fácil y suave mientras se siguen sujetos en movimiento.
Las monturas de cardán muy grandes en forma de monturas de altitud de 2 o 3 ejes se utilizan en la fotografía por satélite con fines de seguimiento.
Los cardanes giroestabilizados que albergan múltiples sensores también se utilizan para aplicaciones de vigilancia aérea, incluyendo la aplicación de la ley en el aire, la inspección de tuberías y líneas eléctricas, la cartografía y el ISR (inteligencia, vigilancia y reconocimiento). Los sensores incluyen cámaras de imagen térmica, de luz diurna y de poca luz, así como telémetros láser e iluminadores.
Los sistemas de cardán también se utilizan en equipos de óptica científica. Por ejemplo, se utilizan para girar una muestra de material a lo largo de un eje para estudiar su dependencia angular de las propiedades ópticas.
Cine y vídeoEditar
Los cardanes de 3 ejes de mano se utilizan en los sistemas de estabilización diseñados para dar al operador de la cámara la independencia de disparar a mano sin vibración o sacudida de la cámara. Hay dos versiones de estos sistemas de estabilización: mecánicos y motorizados.
Los cardanes mecánicos tienen el trineo, que incluye la etapa superior donde se fija la cámara, el poste que en la mayoría de los modelos se puede extender, con el monitor y las baterías en la parte inferior para contrarrestar el peso de la cámara. Así es como la Steadicam se mantiene en posición vertical, simplemente haciendo que la parte inferior sea ligeramente más pesada que la superior, pivotando en el cardán. Esto deja el centro de gravedad de todo el equipo, por muy pesado que sea, exactamente en la punta del dedo del operador, lo que permite un control hábil y finito de todo el sistema con el más ligero de los toques en el cardán.
Accionados por tres motores sin escobillas, los cardanes motorizados tienen la capacidad de mantener la cámara nivelada en todos los ejes mientras el operador de cámara la mueve. Una unidad de medición inercial (IMU) responde al movimiento y utiliza sus tres motores independientes para estabilizar la cámara. Con la ayuda de algoritmos, el estabilizador es capaz de distinguir la diferencia entre un movimiento deliberado, como los panoramas, y las tomas de seguimiento de las sacudidas no deseadas. Esto permite que la cámara parezca flotar en el aire, un efecto que en el pasado se conseguía con una Steadicam. Los cardanes pueden montarse en coches y otros vehículos, como los drones, donde las vibraciones u otros movimientos inesperados harían inaceptables los trípodes u otros soportes de cámara. Un ejemplo que es popular en la industria de la transmisión de televisión en vivo, es el gimbal de cámara de 3 ejes Newton.
Cronómetros marinosEditar
La tasa de un cronómetro marino mecánico es sensible a su orientación. Debido a esto, los cronómetros se montaban normalmente sobre cardanes, para aislarlos de los movimientos de balanceo de un barco en el mar.