平衡環架
編輯萬向節是一種樞軸支撐,允許物體繞軸旋轉。 一組三個萬向節,一個安裝在另一個具有正交樞軸的萬向節上,可用于允許安裝在最里面萬向節上的對象保持獨立于其支撐的旋轉(例如,xxx個動畫中的垂直)。 例如,在船上,陀螺儀、船上羅盤、爐子,甚至飲料架通常都使用萬向節來保持它們相對于地平線直立,盡管船在上下顛簸。
用于安裝羅盤等的萬向懸架有時被稱為萬向懸架,以紀念意大利數學家和物理學家 Gerolamo Cardano(1501-1576)的詳細描述。 然而,卡爾達諾并沒有發明萬向節,他也沒有聲稱自己發明了。 該裝置自古以來就廣為人知,最早描述于公元 3 世紀。 BC 由拜占庭的 Philo 發明,盡管一些現代作者支持這樣的觀點,即它可能沒有一個可識別的發明者。
歷史
編輯萬向節首先由希臘發明家拜占庭的斐羅(公元前 280-220 年)描述。 菲羅描述了一個八邊形的墨水瓶,每邊都有一個開口,可以轉動墨水瓶,當任何一面在上面時,鋼筆都可以蘸上墨水——但墨水永遠不會從另一邊的孔中流出。 這是通過將墨水瓶懸掛在中央來實現的,墨水瓶安裝在一系列同心金屬環上,因此無論鍋朝哪個方向轉動,它都保持靜止。
在中國古代,漢朝(公元前 202 年 - 公元 220 年)的發明家和機械工程師丁歡在公元 180 年左右創造了一個萬向香爐。 較早的司馬相如(公元前 179-117 年)的著作中暗示,自公元前 2 世紀以來,云臺就存在于中國。 梁代(502-557)曾提到萬向節用于門窗鉸鏈,而一位工匠曾向武則天(690-705年在位)贈送了一種使用萬向節的便攜式暖爐。 現存的用于香爐的中國萬向節標本可追溯到唐朝初期(618-907 年),是中國銀器加工傳統的一部分。
一些作者懷疑 Philo 對萬向節懸架的描述的真實性,理由是 Philo 的 Pneumatica 中描述萬向節使用的部分僅在 9 世紀初的阿拉伯語譯本中幸存下來。 因此,直到 1965 年,漢學家約瑟夫·李約瑟 (Joseph Needham) 才懷疑阿拉伯語的插值。 然而,仍然為現代學者提供基礎的法文譯本的作者卡拉·德·沃克斯認為《氣動學》本質上是真實的。 技術史學家喬治薩頓 (George Sarton, 1959) 也斷言,可以安全地假設阿拉伯語版本是 Philo 原作的忠實復制,并明確將發明歸功于 Philon。 他的同事 Michael Lewis (2001) 也是如此。 事實上,后一位學者(1997 年)的研究表明,阿拉伯副本包含希臘字母序列,這些字母在 1 世紀后就不再使用了,從而加強了它是希臘化原件的忠實副本的論點,最近的一個觀點也是 由古典主義者安德魯·威爾遜 (Andrew Wilson) (2002) 分享。
古羅馬作家雅典娜·機械師 (Athenaeus Mechanicus) 在奧古斯都統治時期(公元前 30 年至公元 14 年)寫作,描述了一種類似萬向架的機械裝置的軍事用途,稱其為小猿 (pithêkion)。 當準備從海邊攻擊沿海城鎮時,軍事工程師常常將商船捆綁在一起,將攻城機器運到城墻上。 但是為了防止船載機械在波濤洶涌的大海中在甲板上滾動,雅典娜建議您必須將 pithêkion 固定在中間的商船平臺上,以便機器在任何角度都保持直立。
遠古之后,萬向節在近東仍然廣為人知。 在拉丁西部,9 世紀的食譜書中再次提及該裝置,稱為繪畫小鑰匙 (mappae clavicula)。 法國發明家 Villard de Honnecourt 在他的素描本中描繪了一組萬向節(見右圖)。 在近代早期,干燥的圓規懸掛在萬向架上。
動詞形式詞源
萬向節這個詞最初是一個名詞。 大多數現代詞典繼續這樣列出它。 由于缺乏一個方便的術語來描述火箭發動機的擺動運動,工程師們也開始使用 gimbal 這個詞作為動詞。 當連接的致動器使推力室擺動時,這種運動稱為萬向節運動或萬向節運動。
官方火箭文檔反映了這種用法。
應用
編輯慣性導航
在應用于船舶和潛艇的慣性導航中,至少需要三個萬向節才能使慣性導航系統(穩定臺)在慣性空間中保持固定,以補償船舶偏航、俯仰和橫搖的變化 . 在此應用中,慣性測量單元 (IMU) 配備了三個正交安裝的。
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