Ein Gimbal, auch Gimbal-Ring genannt, ist ein mechanisches Gerät, das aus zwei oder mehr Ringen besteht, die auf Achsen im rechten Winkel zueinander montiert sind. Ein auf einem Drei-Ring-Gimbal montiertes Objekt bleibt unabhängig von der Stabilität der Basis horizontal auf einer Ebene zwischen den Ringen aufgehängt. Gimbals haben eine breite Palette von praktischen Anwendungen, die von Film- bis hin zu Luft- und Raumfahrtanwendungen reichen.
Ein Kardanring kann verwendet werden, um Objekte in instabilen Umgebungen waagerecht zu halten – zum Beispiel sind viele am Armaturenbrett montierte Getränkehalter Kardanringe. Kardanringe sind auch in Schiffs- und Flugzeugumgebungen äußerst wertvoll, wenn Messgeräte wie Chronometer und Kompasse auf Höhe des Horizonts gehalten werden müssen. Kardanringe können auch für die Luft- und Raumfahrtnavigation verwendet werden, da sie so eingestellt werden können, dass sie unabhängig von ihrer tatsächlichen Position im Weltraum eine stabile Messung von einem bestimmten Referenzpunkt wie der Erde oder der Sonne aus liefern. Kardanringe, die in der Luft- und Raumfahrtnavigation verwendet werden, verwenden Euler-Winkel, um ein Objekt, wie beispielsweise ein Raumfahrzeug, auszurichten.
Bei Verwendung für die Luft- und Raumfahrtnavigation werden Kardanringe in Sätzen von drei Gyroskopen konfiguriert, die Nicken, Rollen und Gieren messen. Pitch bezieht sich auf die Drehung des Fahrzeugs um die Querachse. Im Beispiel eines Flugzeugs ist die Nase des Flugzeugs nach oben gerichtet, um die Neigung zu erhöhen, und nach unten, um sie abzusenken. Roll, auch als Bank bekannt, ist die Drehung des Fahrzeugs entlang einer Längsachse, während sich Gieren auf die Drehung um den Schwerpunkt bezieht. Die Kardanringe werden mit einer Basis, beispielsweise dem Mond, ausgerichtet, und die Kardanwinkel messen die Position des Fahrzeugs relativ zur Basis.
Gelegentlich kann ein als Kardanverschluss bekannter Zustand auftreten, wenn die Messkapazitäten eines Kardansystems überschritten werden und ein Bediener die Kardanringe zurücksetzen muss. Dies geschieht, wenn eine Drehung entlang einer Achse eine andere ausschreibt, zum Beispiel wenn ein Flugzeug gerade in die Luft steigt, was jegliches Lesen der Gier bedeutungslos macht, da die beiden Achsen in die gleiche Richtung ausgerichtet sind. Die Gimbal-Sperre kann durch Hinzufügen eines redundanten Gyroskops überwunden werden.
Da Kardanringe ermöglichen, dass sich Objekte durch drei Dimensionen bewegen können, werden sie oft in Filmen verwendet, um plötzliche Bewegungen nachzubilden, die durch Turbulenzen oder raue See verursacht werden. Kardanringe treten auch in Situationen auf, in denen ein Objekt weit geschwenkt oder geschwenkt werden muss, wie dies häufig bei Filmkameras oder Raketentriebwerken der Fall ist. Gimbals sind in einer Vielzahl von Branchen außerordentlich nützliche Werkzeuge.