Laivoissa ja sukellusveneissä sovellettavassa inertianavigoinnissa tarvitaan vähintään kolme kardaania, jotta inertianavigointijärjestelmä (vakaa pöytä) pysyy inertia-avaruudessa paikallaan ja kompensoi aluksen jaw-, pitch- ja roll- eli kallistus- ja kallistuskulmien muutokset. Tässä sovelluksessa inertiamittausyksikkö (IMU) on varustettu kolmella ortogonaalisesti asennetulla gyroskoopilla, jotka havaitsevat pyörimisen kaikkien akselien ympäri kolmiulotteisessa avaruudessa. Gyroskooppien ulostulot pidetään nollassa kullakin kardaanin akselilla olevien käyttömoottoreiden avulla, jotta IMU:n suunta pysyy samana. Tätä varten gyroskooppien virhesignaalit johdetaan kolmeen kardaaniin asennettujen resolvereiden kautta, jotka ovat rulla-, pike- ja kallistusakselit. Nämä resolverit suorittavat automaattisen matriisimuunnoksen kunkin kardaanikulman mukaan, jotta tarvittavat vääntömomentit syötetään asianmukaiseen kardaaniakseliin. Yaw-momentit on ratkaistava roll- ja pitch-muunnoksilla. Kardaanikulmaa ei koskaan mitata.Samanlaisia anturialustoja käytetään lentokoneissa.
Inertiasuunnistusjärjestelmissä kardaanin lukkiutuminen voi tapahtua, kun ajoneuvon pyöriminen saa aikaan sen, että kaksi kolmesta kardaanirenkaasta asettuu nivelakseliensa kanssa samaan tasoon. Tällöin anturialustan suunnan säilyttäminen ei ole enää mahdollista.
Rakettimoottorit Muokkaa
Avaruusalusten työntövoimassa rakettimoottorit on yleensä asennettu kardaanipariin, jotta yksi moottori voi vektoroida työntövoimaa sekä pitch- että yaw-akselilla; tai joskus vain yksi akseli on tarjolla moottoria kohden. Rullauksen ohjaamiseksi käytetään kaksoismoottoreita, joilla on differentiaaliset pitch- tai yaw-ohjaussignaalit ja jotka tuottavat vääntömomentin ajoneuvon rullausakselille.
Sana ”kardaani” alkoi substantiivina. Useimmat nykyaikaiset sanakirjat mainitsevat sen edelleen sellaisena. Koska ei ollut sopivaa termiä kuvaamaan rakettimoottorin heiluvaa liikettä, insinöörit alkoivat käyttää sanaa ”kardaani” myös verbinä. Kun työntövoimakammiota heilutetaan kiinnitetyn toimilaitteen avulla, liikettä kutsutaan nimellä ”gimballed” tai ”gimballing”. Virallinen rakettidokumentaatio heijastelee tätä käyttöä.
Valokuvaus ja kuvantaminenEdit
Kardaaneja käytetään myös kaikenlaisten asioiden kiinnittämiseen pienistä kameran objektiiveista suuriin valokuvausteleskooppeihin.
Kannettavissa valokuvauslaitteissa käytetään yksiakselisia kardaanipäitä, jotta kamera ja objektiivit voivat liikkua tasapainoisesti. Tämä osoittautuu hyödylliseksi luontokuvauksessa sekä kaikissa muissa tapauksissa, joissa käytetään erittäin pitkiä ja painavia teleobjektiiveja: kardaanipää kääntää objektiivia sen painopisteen ympäri, mikä mahdollistaa helpon ja sujuvan manipuloinnin seurattaessa liikkuvia kohteita.
Erittäin suuria 2- tai 3-akselisia gimbal-kiinnikkeitä käytetään satelliittikuvauksessa seurantaan.
Gyrostabiloituja gimbal-kiinnikkeitä, joihin on sijoitettu useita antureita, käytetään myös ilmavalvontasovelluksissa, mukaan lukien ilmasta käsin tapahtuvassa lainvalvonnassa, putki- ja voimalinjojen tarkastuksessa, kartoituksessa ja ISR:ssä (tiedustelu-, tarkkailu- ja tiedustelupalvelu). Antureita ovat muun muassa lämpökamerat, päivänvalo- ja hämäräkamerat sekä laseretäisyysmittarit ja valaisimet.
Kardaanijärjestelmiä käytetään myös tieteellisissä optisissa laitteissa. Niitä käytetään esimerkiksi materiaalinäytteen pyörittämiseen akselin suuntaisesti niiden optisten ominaisuuksien kulmariippuvuuden tutkimiseksi.
Elokuva ja videoEdit
Käsikonsolilla toimivia 3-akselisia kardaaneja käytetään vakautusjärjestelmissä, jotka on suunniteltu siten, että ne antavat kameran operaattorille riippumattomuuden käsivaralta kuvattaessa ilman, että kameran tärähtää tai tärisee. Tällaisia vakautusjärjestelmiä on kahta eri versiota: mekaanisia ja moottoroituja.
Mekaanisissa kardaaneissa on kelkka, johon kuuluu yläaste, johon kamera kiinnitetään, pylväs, jota useimmissa malleissa voidaan pidentää, ja monitorin ja akkujen alaosa, joka tasapainottaa kameran painoa. Näin Steadicam pysyy pystyssä, yksinkertaisesti tekemällä alaosasta hieman painavamman kuin yläosasta, joka kääntyy kardaanin kohdalla. Näin koko laitteiston painopiste, vaikka se olisi kuinka painava tahansa, jää täsmälleen operaattorin sormenpäähän, mikä mahdollistaa koko järjestelmän näppärän ja tarkan hallinnan kardaanin kevyin kosketuksin.
Kolmen harjatonmoottorin avulla moottoroidut kardaanit kykenevät pitämään kameran vaakatasossa kaikilla akseleilla kameran operaattorin liikkuessa kameraa. Inertiamittausyksikkö (IMU) reagoi liikkeisiin ja käyttää kolmea erillistä moottoriaan kameran vakauttamiseen. Algoritmien ohjauksen avulla vakaaja pystyy havaitsemaan eron tahallisen liikkeen, kuten panorointien ja seurantakuvien, ja ei-toivotun tärinän välillä. Tämän ansiosta kamera näyttää siltä kuin se leijuisi ilmassa, mikä on aiemmin Steadicamilla saavutettu vaikutus. Kardaanit voidaan asentaa autoihin ja muihin ajoneuvoihin, kuten droneihin, joissa tärinän tai muiden odottamattomien liikkeiden vuoksi kolmijalkaa tai muita kamerakiinnikkeitä ei voida hyväksyä. Esimerkki, joka on suosittu suorien televisiolähetysten alalla, on Newtonin 3-akselinen kamerakimba.
Merikronometrit Muokkaa
Mekaanisen merikronometrin nopeus on herkkä sen suuntaukselle. Tämän vuoksi kronometrit asennettiin tavallisesti kardaanille, jotta ne saatiin eristettyä merellä olevan laivan keinumisliikkeistä.