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Concept
Blocage de cardan
Résumé
Le blocage de cardan est la perte d'un degré de liberté, connue aussi sous le nom anglais de en, qui survient quand les axes de deux des trois cardans nécessaires pour appliquer ou compenser les rotations dans l'espace à trois dimensions sont portés par la même direction.
Un cardan est un anneau fixé de façon à pouvoir tourner autour d'un axe. Les cardans sont souvent imbriqués les uns dans les autres de façon à pouvoir tourner autour de plusieurs axes. Ils apparaissent dans les gyroscopes et dans les centrales à inertie afin de permettre au cardan le plus intérieur de rester fixe alors que la fixation du cardan extérieur peut prendre n'importe quelle orientation. Ils apparaissent aussi dans les compas, les volants à inertie ou plus familièrement dans des porte-bouteilles pour permettre aux objets de rester horizontaux. Ils servent à orienter les propulseurs d'une fusée. Certains systèmes de coordonnées mathématiques se comportent comme si des cardans réels étaient utilisés pour mesurer les angles. Lorsqu'il y a au moins trois cardans imbriqués d'une certaine façon, le blocage de cardan peut se produire.
Prenons le cas d'une plate-forme de mesure de l'inclinaison sur un avion qui vole horizontalement. Supposons que cette plate-forme repose sur trois axes de cardans à angles droits deux à deux. Les angles entre les cardans sont le roulis, le tangage et le lacet, chacun valant zéro au départ. Si l'avion s'incline de 90 degrés vers le haut, l'axe de roulis de l'avion et de la plate-forme devient parallèle à l'axe du cardan de lacet, et on ne peut plus compenser les changements de lacet (voir illustration ci-contre).
Le mot blocage est trompeur : aucun cardan ne se bloque, les trois cardans peuvent toujours tourner librement autour de leurs axes de fixation respectifs. Néanmoins, comme les axes de roulis et de lacet sont parallèles, il n'y a plus d'axe disponible pour réagir aux changements de lacet.
On peut pallier le problème en utilisant un quatrième cardan, déplacé de manière intelligente au moyen d'un moteur, de manière à maintenir un grand angle entre les axes de cardans du roulis et du lacet.
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