平衡環陀螺儀是什么

平衡環（早期的陀螺儀）。平衡環，或稱平衡陀，是現代陀螺儀的基礎。在歐洲又稱為卡丹環， 以意大利數學家吉羅拉姆·卡丹（Girolamo Cardano或Jerome Cardan，1501—1576）的名字命名。但是卡丹既沒有發明過也沒有聲稱他發明過這種裝置，并說明平衡環裝置只是在他的名著《精妙事物》（De Subtilitate，公元1550年）中描述過，這種裝置早在公元9世紀便在歐洲出現。

其實它早在公元前2世紀就已經在中國發明了。公元前140年，中國人房風發明了平衡環，公元189年中國人丁緩又改進了平衡環，后來傳到了歐洲。到公元9世紀，著名科學家羅伯特·胡克等人應用該裝置的原理造出了萬向接頭，又稱萬向節、萬向支架、常平支架。就是這項發明使汽車的自動能量傳輸成為可能。中國人發明的平衡環比西方領先700年左右。

平衡環陀螺儀基本原理

平衡環裝置是現代陀螺儀的基礎。古代的陀螺，如右圖所示，當處于回轉運動中的陀螺顯傾斜狀態時，其重力分量（p）會使它的中心軸線更加傾斜，但回轉效應又使其中心軸線向垂直方向（v）偏轉。因此，一旦陀螺旋轉之后就不會倒下，而是沿一錐面運動，稱為進動。它的運動特性使孩童們感到極大興趣，因此，它在中國作為一種玩具，一代代地傳了下來。

現代平衡環成為航空、航海必不可少的儀器，即陀螺儀表，或稱回轉儀（gyroscope）。陀螺儀使航海成為可能，而且在現代飛機中是“自動領航”所必不可少的。現代的飛機、導彈和輪船不論怎樣急速在空中或海上運動，都能辨認方向，這是由于安裝了陀螺儀的緣故。任何有幸進入公元19世紀吉普賽人大篷車的人， 都會注意到掛在壁上內裝有燈的黃銅平衡環， 不管大篷車在路上怎樣顛簸， 平衡環始終保持直立。這些聯鎖著的黃銅環可隨意轉動，但吊在其中的燈總不會翻轉過來， 這就是平衡環的基本原理。一套環子內每環都在兩個相對點上與另一環聯結， 使它們可自由轉動。這樣， 如果一個重物如燈直立放于環的中心， 它將保持直立。不管燈周圍的各環發生什么運動， 吊著燈的環保持燈不運動。公元18世紀時， 中國航海家利用這種平衡環裝配羅盤。用這種方式在船上裝的羅盤， 可免除波浪顛簸的影響。