Como os gimbals afetam os giroscópios?

"Ao montar um giroscópio em um conjunto de anéis de cardan, o giroscópio é capaz de girar livremente em qualquer direção. Mesmo que os anéis do cardan estejam lado a lado, torcidos ou de outra forma movidos, o giroscópio permanece no plano em que estava girando originalmente"

Agora eu vi essa declaração em vários livros didáticos diferentes, mas estou tendo problemas para entender a terminologia usada. Está afirmando que o giroscópio é capaz de girar livremente em qualquer direção, mas também diz que o giroscópio permanece no plano em rotação. Se ele pode girar livremente em qualquer direção, então não está no plano original de rotação. Então, se alguém pudesse simplificar isso, seria útil.

Além disso, os gimbals permitem que as coisas girem em torno dele enquanto o giro não gira, mas então você não precisaria que o giroscópio se movesse para que a precessão tivesse efeito?

Por exemplo, se eu dissesse que apliquei uma força no que diz respeito à precessão, o giro manteria seu plano de rotação, mas essa força afetaria o giro do mesmo?

Obrigado!

A confusão surge na terminologia. O que engenheiros de instrumentação chamam de giroscópio é na verdade um giroscópio de integração ou taxa de giroscópio e o que eles chamam de gimbal em bloqueio do cardan não é o gimbal usado para montar o próprio giroscópio - os gimbals são usados ​​para manter um carcaça da plataforma três níveis dos giroscópios .

UMA giroscópio padrão vai apontar na mesma direção em todos os momentos, enquanto um giroscópio de taxa é usado para medir a velocidade angular:

O giroscópio de taxa irá defletir as molas proporcionalmente à velocidade de rotação do quadro - quanto mais rápido o giro, maiores as molas se deflexionar, o que, por meio de extensômetro ou engenharia de medições similar, pode ser transformado em sinal elétrico. Meça a mudança na taxa para obter a aceleração angular. Faça com que um computador integre a taxa ao longo do tempo para derivar a posição angular atual.

Observe os gimbais giratórios para este dispositivo - eles estão na configuração exata de uma trava de gimbal. A carcaça de um giroscópio de taxa só pode medir mudanças em um único eixo. Se o quadro que aloja o giro se afastar do eixo, o dispositivo não medirá corretamente. Então, três giroscópios de taxa são necessários para medir o movimento angular em todos os três ângulos. Eles são montados em uma plataforma que mantém uma orientação fixa no espaço, portanto, os giroscópios de taxa podem funcionar corretamente. Em outras palavras, os motores movem especificamente a plataforma na qual os giroscópios de taxa são montados para que permaneçam no mesmo plano.

Quando o giroscópio de taxa alimenta um sinal porportional para o painel de instrumentação, ele também alimenta este sinal para três motores. Eles giram a plataforma em resposta ao sinal, mantendo o nível da plataforma.

O ponto de um giroscópio é que, porque ele tem uma quantidade substancial de momento angular, ele tenderá a permanecer no mesmo plano em que está girando, a menos que uma quantidade significativa de força seja aplicada a ele.

O que realmente acontece com a montagem do gimbal é que o giroscópio fica imóvel e o que está ligado gira em torno dele (embora isso seja, obviamente, relativo ao seu referencial)

Em outras palavras, as articulações isolam o giroscópio das forças externas.