Un cardan, également appelé anneau de cardan, est un dispositif mécanique composé de deux ou plusieurs anneaux montés sur des axes à angle droit les uns par rapport aux autres. Un objet monté sur un cardan à trois anneaux restera suspendu horizontalement sur un plan entre les anneaux quelle que soit la stabilité de la base. Les cardans ont un large éventail d’utilisations pratiques allant du film aux applications aérospatiales.
Un cardan peut être utilisé pour maintenir les objets à niveau dans des environnements instables. Par exemple, de nombreux porte-gobelets montés sur le tableau de bord sont des cardans. Les cardans sont également extrêmement précieux dans les environnements à bord des navires et des avions, lorsque les instruments de mesure tels que les chronomètres et les boussoles doivent être maintenus au niveau de l’horizon. Les cardans peuvent également être utilisés pour la navigation aérospatiale, car ils peuvent être réglés pour fournir une mesure stable à partir d’un point de référence spécifique tel que la terre ou le soleil, quelle que soit leur position réelle dans l’espace. Les cardans utilisés dans la navigation aérospatiale utilisent les angles d’Euler pour orienter un objet tel qu’un vaisseau spatial.
Lorsqu’ils sont utilisés pour la navigation aérospatiale, les cardans sont configurés en ensembles de trois gyroscopes mesurant le tangage, le roulis et le lacet. Le pas fait référence à la rotation de l’engin autour de l’axe transversal. Dans l’exemple d’un avion, le nez de l’avion est pointé vers le haut pour augmenter le tangage et vers le bas pour l’abaisser. Le roulis, également appelé inclinaison, est la rotation de l’engin le long d’un axe longitudinal, tandis que le lacet fait référence à la rotation autour du centre de masse. Les cardans sont orientés avec une base, par exemple, la lune, et les angles des cardans mesurent la position de l’engin par rapport à la base.
Parfois, une condition connue sous le nom de verrouillage de la nacelle peut se produire, lorsque les capacités de mesure d’un système de nacelle peuvent être dépassées, obligeant un opérateur à réinitialiser les nacelles. Cela se produit lorsqu’une rotation le long d’un axe en écrit un autre, par exemple lorsqu’un avion monte tout droit dans les airs, rendant toute lecture du lacet dénuée de sens car les deux axes sont alignés dans la même direction. Le blocage du cardan peut être surmonté avec l’ajout d’un gyroscope redondant.
Étant donné que les cardans permettent aux objets de se déplacer dans les trois dimensions, ils sont souvent utilisés dans les films pour recréer un mouvement soudain causé par des turbulences ou une mer agitée. Les cardans apparaissent également dans des situations où un objet doit pivoter ou pivoter largement, comme c’est souvent le cas avec les caméras de cinéma ou les moteurs de fusée. Les cardans sont des outils extraordinairement utiles dans un large éventail d’industries.