Nella navigazione inerziale, applicata a navi e sottomarini, sono necessari almeno tre cardani per permettere a un sistema di navigazione inerziale (tavola stabile) di rimanere fisso nello spazio inerziale, compensando i cambiamenti di imbardata, beccheggio e rollio della nave. In questa applicazione, l’unità di misura inerziale (IMU) è dotata di tre giroscopi montati ortogonalmente per rilevare la rotazione su tutti gli assi nello spazio tridimensionale. Le uscite dei giroscopi sono mantenute a un valore nullo attraverso motori di azionamento su ogni asse cardanico, per mantenere l’orientamento dell’IMU. Per fare questo, i segnali di errore dei giroscopi vengono passati attraverso dei “resolver” montati sui tre cardani, rollio, beccheggio e imbardata. Questi resolver eseguono una trasformazione automatica della matrice secondo ogni angolo cardanico, in modo che le coppie richieste siano consegnate all’asse cardanico appropriato. Le coppie di imbardata devono essere risolte dalle trasformazioni di rollio e beccheggio. L’angolo cardanico non viene mai misurato.Piattaforme di rilevamento simili sono usate sugli aerei.
Nei sistemi di navigazione inerziale, il blocco cardanico può verificarsi quando la rotazione del veicolo causa l’allineamento di due dei tre anelli cardanici con i loro assi di rotazione in un unico piano. Quando questo accade, non è più possibile mantenere l’orientamento della piattaforma di rilevamento.
Motori a razzoModifica
Nella propulsione dei veicoli spaziali, i motori a razzo sono generalmente montati su una coppia di gimbal per permettere ad un singolo motore di vettorizzare la spinta su entrambi gli assi di beccheggio e di imbardata; o a volte viene fornito un solo asse per motore. Per controllare il rollio, vengono utilizzati due motori gemelli con segnali di controllo differenziali del passo o dell’imbardata per fornire la coppia sull’asse di rollio del veicolo.
La parola “gimbal” è nata come sostantivo. La maggior parte dei dizionari moderni continua a elencarlo come tale. Mancando un termine conveniente per descrivere il movimento di oscillazione di un motore a razzo, gli ingegneri iniziarono ad usare la parola “gimbal” anche come verbo. Quando una camera di spinta viene fatta oscillare da un attuatore collegato, il movimento viene definito “cardanico” o “cardanico”. La documentazione ufficiale dei razzi riflette questo uso.
Fotografia e imagingModifica
I cardanici sono anche usati per montare tutto, dai piccoli obiettivi per macchine fotografiche ai grandi telescopi fotografici.
Nelle attrezzature fotografiche portatili, le teste cardaniche a un solo asse sono usate per permettere un movimento bilanciato per la fotocamera e gli obiettivi. Questo si rivela utile nella fotografia naturalistica così come in ogni altro caso in cui vengono adottati teleobiettivi molto lunghi e pesanti: una testa cardanica ruota un obiettivo intorno al suo centro di gravità, permettendo così una manipolazione facile e fluida mentre si seguono soggetti in movimento.
Montanti cardanici molto grandi, sotto forma di 2 o 3 assi altitudine-altezza, sono utilizzati nella fotografia satellitare per scopi di tracciamento.
Girostabilizzati cardanici che ospitano sensori multipli sono anche utilizzati per applicazioni di sorveglianza aerea, tra cui l’applicazione della legge in volo, l’ispezione di tubazioni e linee elettriche, la mappatura e ISR (intelligence, sorveglianza e ricognizione). I sensori includono la registrazione di immagini termiche, la luce del giorno, le telecamere a bassa luminosità, così come il telemetro laser e gli illuminatori.
I sistemi cardanici sono utilizzati anche nelle apparecchiature ottiche scientifiche. Per esempio, sono utilizzati per ruotare un campione di materiale lungo un asse per studiare la loro dipendenza angolare delle proprietà ottiche.
Film e videoEdit
I gimbal a 3 assi portatili sono utilizzati nei sistemi di stabilizzazione progettati per dare all’operatore della fotocamera l’indipendenza della ripresa a mano senza vibrazioni o tremolii. Esistono due versioni di questi sistemi di stabilizzazione: meccanici e motorizzati.
I gimbal meccanici hanno la slitta, che comprende lo stadio superiore dove è fissata la telecamera, il palo che nella maggior parte dei modelli può essere esteso, con il monitor e le batterie in basso per controbilanciare il peso della telecamera. Questo è il modo in cui la Steadicam rimane in posizione verticale, semplicemente rendendo la parte inferiore leggermente più pesante di quella superiore, imperniata sul gimbal. Questo lascia il centro di gravità di tutta l’attrezzatura, per quanto pesante possa essere, esattamente sulla punta delle dita dell’operatore, permettendo un controllo abile e finito dell’intero sistema con il più leggero dei tocchi sul gimbal.
Alimentati da tre motori senza spazzole, i gimbal motorizzati hanno la capacità di mantenere la telecamera a livello su tutti gli assi mentre l’operatore muove la telecamera. Un’unità di misura inerziale (IMU) risponde al movimento e utilizza i suoi tre motori separati per stabilizzare la telecamera. Con la guida di algoritmi, lo stabilizzatore è in grado di notare la differenza tra i movimenti intenzionali come le pentole e gli scatti di inseguimento dal tremolio indesiderato. Questo permette alla telecamera di sembrare come se galleggiasse nell’aria, un effetto ottenuto in passato con una Steadicam. I gimbal possono essere montati su auto e altri veicoli come i droni, dove le vibrazioni o altri movimenti imprevisti renderebbero inaccettabili i treppiedi o altri supporti per le telecamere. Un esempio che è popolare nell’industria della trasmissione televisiva dal vivo, è il Newton 3 assi gimbal fotocamera.
Cronometri mariniModifica
Il tasso di un cronometro meccanico marino è sensibile al suo orientamento. A causa di questo, i cronometri erano normalmente montati su gimbal, al fine di isolarli dai movimenti oscillanti di una nave in mare.