Войти
Иллюстрация простого трехосного подвеса; центральное кольцо может быть зафиксировано вертикально A подвес представляет собой поворотную опору, которая позволяет вращать объект вокруг одной оси. Набор из трех подвесов, один установленный на другом с ортогональными осями поворота, может использоваться, чтобы позволить объекту, установленному на самом внутреннем подвесе, оставаться независимым от вращения его опоры (например, вертикально в первой анимации). Например, на корабле гироскопы, судовые компасы, печи и даже держатели для напитков обычно используют подвесы, чтобы удерживать их в вертикальном положении относительно горизонт несмотря на крен и крен корабля.
Карданный подвес, используемый для установки компасов и т.п., иногда называют карданной подвеской в честь итальянского математика и физика. Джероламо Кардано (1501–1576), который подробно описал это. Однако Кардано не изобретал кардан и не претендовал на это. Устройство известно с глубокой древности, впервые описано в III в. До н.э. Филона Византийского, хотя некоторые современные авторы поддерживают его, возможно, нет ни одного идентифицируемого изобретателя.
Карданная подвеска в Альбом для рисования Виллара де Оннекура (ок. 1230) 
Ранний современный сухой компас подвешенный на карданном подвесе (1570) Карданный подвес был впервые описан в Греческий изобретатель Филон Византийский (280–220 до н.э.). Филон описал чернильницу с восемью сторонами с отверстиями на каждой стороне, которые можно повернуть так, чтобы, пока любое лицо было сверху, ручку можно было окунуть и накрасить чернилами, но чернила никогда не выходят через отверстия на других сторонах. Это было сделано путем подвешивания чернильницы в центре, которая была установлена на серии концентрических металлических колец, так что она оставалась неподвижной независимо от того, в какую сторону повернуть горшок.
В Древнем Китае, изобретатель и инженер-механик династии Хань (202 г. до н.э. - 220 г. н.э.) Дин Хуан создал карданный шарнир курильницу около 180 г. н.э. В более ранних записях Сыма Сянгру (179–117 до н. Э.) Есть намек на то, что карданный шарнир существовал в Китае со II века до нашей эры. Во время династии Лян (502–557) упоминается, что карданы использовались для петель для дверей и окон, в то время как ремесленник однажды подарил переносную обогревающую печь императрице Ву. Zetian (годы правления 690–705), в котором использовались подвесы. Сохранившиеся образцы китайских карданов, используемых для курильниц, относятся к началу династии Тан (618–907) и были частью традиции изготовления серебра в Китае
<92. Некоторые авторы сомневаются в подлинности описания Филона карданной подвески на том основании, что часть книги Филона Pneumatica, в которой описывается использование кардана, сохранилась только в арабском переводе начала IX века. Таким образом, еще в 1965 году синолог Джозеф Нидхэм заподозрил арабскую интерполяцию. Однако Карра де Во, автор французского перевода, который до сих пор служит основой для современных ученых, считает «Пневматику» по сути подлинной. Историк технологий Джордж Сартон (1959) также утверждает, что можно с уверенностью предположить, что арабская версия является точной копией оригинала Филона, и прямо приписывает Филону изобретение. То же самое и его коллега Майкл Льюис (2001). Фактически, исследование последнего ученого (1997) демонстрирует, что арабская копия содержит последовательности греческих букв, которые вышли из употребления после I века, тем самым подтверждая тот факт, что это точная копия эллинистической оригинал, точку зрения недавно разделял и классицист Эндрю Уилсон (2002).древнеримский автор Афиней Механикус, писавший во время Правление Августа (30 г. до н.э. – 14 г. н.э.) описал военное использование карданного механизма, назвав его «маленькая обезьяна» (pithêkion). Готовясь атаковать прибрежные города со стороны моря, военные инженеры объединяли торговые корабли вместе, чтобы подвести осадные машины к стенам. Но для того, чтобы корабельная техника не катилась по палубе при сильном волнении, Афиней советует «закрепить питекион на платформе, прикрепленной к торговым кораблям посередине, чтобы машина оставалась вертикальной под любым углом».
После античности карданы оставались широко известными на Ближнем Востоке. На латинском Западе упоминание об этом устройстве снова появилось в книге рецептов IX века под названием «Маленький ключик к живописи» Mappae clavicula. Французский изобретатель Вильяр де Оннекур изображает набор карданов в своем знаменитом альбоме для рисования (см. Справа). В ранний современный период сухие компасы подвешивались на карданных шарнирах.
В комплекте из трех подвесов, установленных вместе, каждый предлагает степень свободы : крен, тангаж и рыскание Инерциальная Для навигации, применительно к кораблям и подводным лодкам, необходимо минимум три кардана, чтобы позволить инерциальной навигационной системе (стабильный стол) оставаться фиксированной в инерциальном пространстве, компенсируя изменения рыскания, тангажа и рулон. В этом приложении инерциальный измерительный блок (IMU) оборудован тремя гироскопами , установленными перпендикулярно для определения вращения вокруг всех осей в трехмерном пространстве. Выходы гироскопа обнуляются за счет приводных двигателей на каждой оси кардана, чтобы поддерживать ориентацию IMU. Для этого сигналы ошибки гироскопа проходят через «резольверы », установленные на трех стабилизаторах: крен, тангаж и рыскание. Эти резольверы выполняют автоматическое преобразование матрицы в соответствии с каждым углом кардана, так что требуемый крутящий момент передается на соответствующую ось кардана. Моменты рыскания должны определяться преобразованиями крена и тангажа. Угол подвеса никогда не измеряется. Подобные платформы обнаружения используются на самолетах.
В инерциальных навигационных системах блокировка кардана может возникнуть, когда при вращении транспортного средства два из трех колец карданного подвеса совпадают с осями их поворота в одной плоскости. Когда это происходит, становится невозможным поддерживать ориентацию измерительной платформы.
В силовой установке космического корабля, ракетные двигатели обычно являются установлен на паре карданов для обеспечения возможности одному двигателю векторной тяги как по оси тангажа, так и по оси рыскания; а иногда на двигатель предоставляется только одна ось. Для управления креном используются сдвоенные двигатели с управляющими сигналами дифференциала тангажа или рыскания для обеспечения крутящего момента вокруг оси крена транспортного средства.
Слово «карданный вал» началось как существительное. Большинство современных словарей продолжают перечислять это как таковое. Не имея удобного термина для описания раскачивания ракетного двигателя, инженеры начали также использовать слово «карданный подвес» в качестве глагола. Когда упорная камера приводится в движение присоединенным исполнительным механизмом, движение называется «шарнирным» или «шарнирным». Официальная документация по ракетам отражает это использование.
Камера слежения за спутниками Baker-Nunn на креплении высота-высота-азимут Подвесы также используются для крепления всего, от маленьких объективов камеры до больших фотографические телескопы.
В портативном фотооборудовании используются одноосные карданные головки для обеспечения сбалансированного движения камеры и объективов. Это оказывается полезным при фотографии дикой природы, а также в любом другом случае, когда используются очень длинные и тяжелые телеобъективы : шарнирная головка поворачивает объектив вокруг своего центра тяжести, что позволяет легко и плавно управлять при отслеживании движущихся объектов.
Очень большие подвесные крепления в виде 2- или 3-осевых высотно-высотных креплений используются в спутниковой фотографии для отслеживания.
Гиростабилизированные подвесы, в которых размещено несколько датчиков, также используются для приложений воздушного наблюдения, включая воздушные правоохранительные органы, инспекцию трубопроводов и линий электропередач, картографирование и ISR (разведка, наблюдение и разведка ). Датчики включают тепловизор, камеры дневного света, камеры для слабого освещения, а также лазерный дальномер и осветители.
Системы подвесов также используются в научной оптике. Например, они используются для вращения образца материала вдоль оси для изучения их угловой зависимости оптических свойств.
Ручные 3-осевые стабилизаторы используются в стабилизации Системы разработаны, чтобы дать оператору камеры независимую съемку с рук без вибрации или дрожания камеры. Существуют две версии таких систем стабилизации: механическая и моторизованная.
Механические подвесы имеют салазки, которые включают в себя верхнюю площадку, на которой крепится камера, стойку, которую в большинстве моделей можно выдвинуть, с монитором и батареями внизу, чтобы уравновесить вес камеры. Таким образом, Steadicam остается в вертикальном положении, просто делая нижнюю часть немного тяжелее верхней и поворачиваясь на подвесе. Это оставляет центр тяжести всей установки, каким бы тяжелым оно ни было, точно на кончике пальца оператора, что позволяет ловко и ограниченно управлять всей системой с легчайшим прикосновением к подвесу.
Приведенные в действие тремя бесщеточными двигателями , моторизованные подвесы могут удерживать камеру ровно по всем осям, когда оператор перемещает камеру. Инерциальный измерительный блок (IMU) реагирует на движение и использует три отдельных двигателя для стабилизации камеры. Под управлением алгоритмов стабилизатор может заметить разницу между преднамеренным движением, таким как панорамирование, и отслеживанием снимков от нежелательной дрожи. Это позволяет камере казаться парящей в воздухе - эффект, достигнутый в Steadicam в прошлом. Подвесы можно устанавливать на автомобили и другие транспортные средства, такие как дроны, где вибрация или другие неожиданные движения сделают неприемлемыми штативы или другие крепления для камер.
Скорость механического морского хронометра зависит от его ориентации. Из-за этого хронометры обычно устанавливались на подвесах, чтобы изолировать их от раскачивания корабля в море.
Gimbal с 3 осями вращения. Когда два кардана вращаются вокруг одной оси, система теряет одну степень свободы. Блокировка кардана - это потеря одной степени свободы в трехмерном механизме с тремя карданами, которая возникает, когда оси двух из трех подвесы приводятся в параллельную конфигурацию, «запирая» систему во вращении в вырожденном двумерном пространстве.
Слово «блокировка» вводит в заблуждение: подвес не фиксируется. Все три подвеса могут по-прежнему свободно вращаться вокруг соответствующих осей подвески. Тем не менее, из-за параллельной ориентации двух осей подвеса нет подвеса, который мог бы обеспечить вращение вокруг одной оси.
СМИ, связанные с Gimbals на Викискладе