Карданов подвес
Карда́нов подве́с — универсальная шарнирная опора, позволяющая закреплённому в ней объекту вращаться одновременно в нескольких плоскостях. Главным свойством карданова подвеса является то, что если в него закрепить вращающееся тело, то оно будет сохранять направление оси вращения независимо от ориентации самого подвеса. Это свойство нашло применение в гироскопах, применяющихся в авиации и космонавтике. Держатели судовых компасов или просто сосудов с питьём в транспортных средствах тоже используют карданов подвес, который позволяет предмету находиться в вертикальном положении несмотря на толчки и тряску.
Подвес получил своё название по имени Джероламо Кардано (1501—1576), который не только не изобрёл его, но даже и не претендовал на авторство: он описал это устройство в своей получившей широкую известность книге «De subtilitate rerum» («Хитроумное устройство вещей», 1550 г.).
История
Карданов подвес был впервые изобретён греческим инженером Филоном Византийским в III в. до н. э.[1] В одном из своих трудов Филон описывает восьмигранную чернильницу с отверстиями на каждой стороне. Можно было перевернуть восьмигранник любой стороной кверху, но чернила не проливались. Секрет заключался в том, что чернильница находилась в центре хитроумно установленных концентрических металлических колец, поэтому она сохраняла устойчивость независимо от положения. Оригинальный текст Филона Пневматика, описывающий это применение карданова подвеса, существует в более позднем арабском переводе, сделанном багдадским халифом Мамуном (786—833).
После античности карданов подвес был широко известен в мусульманском мире. В IX веке, через 1100 лет после изобретения, устройство стало снова известно в Европе благодаря арабам. А ещё через 800 лет известный учёный Роберт Гук и другие изобретатели стали использовать этот принцип не для стабилизации центрального элемента, а для приложения внешних сил. Этому западному изобретению дали название универсального шарнира. Именно оно легло в основу механизма силовой передачи современных автомобилей.
Самое раннее упоминание этого устройства в китайской литературе относится к 140 г. до н. э. Предполагаемым изобретателем устройства считается Фан Фэн. Подвес Фан Фэна применялся в масляных лампах, в которых лампадка крепилась на кольцах, скрепленных в двух противоположных точках, что позволяло сохранять ей вертикальное положение. Принцип данного устройства был вскоре забыт.
В сочинении «Всесторонние записки западной столицы», изданном в 189 г., сообщается что создателем «курительницы для постели» с применением особого подвеса был Дин Хуань. После этого карданов подвес часто применялся в разных устройствах. Начиная с эпохи Сун с помощью карданова подвеса крепилось сиденье императора на паланкине, что позволяло сидеть ему вертикально, даже если носильщики наклоняли паланкин. В 18 в. китайские матросы с помощью подобного подвеса крепили компас.
Интересные факты
Известно, что с давних пор в Китае в ежегодных праздничных процессиях в качестве символов Луны использовались бумажные фонари с установленными внутри непроливаемыми светильниками на кардановом подвесе. Их называли «катящимися лампами», «шарами духов», «серебряными мешками» и т. д.
См. также
- Карданный вал
- Гироскоп
- Список изобретений, сделанных в Китае
- Гироскопия
- Шарнирный замок
- Алгоритм нормализованного 3D поворота
Примечания
- ↑ Hans-Christoph Seherr-Thoss, Friedrich Schmelz, Erich Aucktor: «Universal Joints and Driveshafts: Analysis, Design, Applications», 2006, ISBN 978-3-540-30169-1, p.1