Gimbal -lukko voi esiintyä gyroskoopeissa, kaukoputkissa ja muissa laitteissa, jotka liikkuvat useisiin suuntiin, ja se johtuu siitä, että gimbalit tai kiinnikkeet kohdistuvat tavalla, joka estää laitteen liikkumasta haluttuun suuntaan. Gyroskooppi on kehruupyörä, jota tuetaan häkkien tai kiinnikkeiden sarjan sisällä ja jota käytetään lentokoneissa ja aluksissa navigoinnin helpottamiseksi. Jokainen häkki tarjoaa liikkeen yhteen kolmesta suunnasta, jolloin gyroskooppi voidaan asentaa liikkuvassa aluksessa tai lentokoneessa säilyttäen vaakasuora suunta.
Gyroskoopeista keskusteltiin ensimmäisen kerran kirjallisuudessa 18 -luvulla ja käytännön välineistä laivoille, jotka rakennettiin 19 -luvulla. Elmer Sperry rakensi ensimmäisen gyroskoopin lentokoneiden automaattiohjausta varten 20 -luvun alussa. Gyroskooppien käytön eduksi navigoinnissa on se, että pyörivä gyroskooppi säilyttää vaakasuuntaisen suunnan riippumatta aluksen tai lentokoneen liikkeestä. Gyroskoopin liittäminen laitteisiin voi tarjota “keinotekoisen horisontin” tai mittarinäkymän tasosta jopa myrskyjen aikana merellä tai lentokoneiden turbulenssissa.
Kaikkia avaruudessa olevia esineitä voidaan kuvata kolmen kulman yhdistelmällä, joka määritetään matemaattisella kaavalla nimeltä Euler -kulmat. Näitä kolmea kulmaa kuvataan usein termeillä x-, y- ja z-akseli. Laitteella sanotaan olevan kolme vapausastetta, kun se voi kääntyä ylös tai alas, vasemmalle tai oikealle ja sisään tai ulos. Gyroskoopit, jotka on asennettu kolmeen häkkiin, joista jokainen pyörii yhdessä kolmesta kulmasta, voivat teoriassa kääntyä mihin tahansa suunnistamiseen tarvittavaan suuntaan.
Akselilukon vaikutus voidaan nähdä gyroskoopissa, mutta se voi tapahtua vähemmän monimutkaisissa laitteissa. Esimerkiksi katsoja, joka seuraa satelliittia yläpuolella kaukoputkella, saavuttaa kohdan, jossa teleskooppi osoittaa suoraan ylöspäin. Tässä vaiheessa katsoja kääntää kaukoputkea 180 ° ja voi jatkaa satelliitin seurantaa sen liikkuessa kohti horisonttia vastakkaiseen suuntaan.
Gimbal -lukko tapahtuu, jos seurattava kohde, kuten lentokone, liikkuu yläpuolella ja muuttaa sitten suuntaa 90 ° ja siirtyy pois. Tällöin kaukoputki ei voi kääntyä sivuttain, koska kiinnikkeet tai kardaanit estävät liikkeen siihen suuntaan. Ongelman ratkaisemiseksi laitetta on pyöritettävä tai se on asennettava jalustaansa.
Ihmiset voivat sopeutua näihin tilanteisiin, koska he saattavat tunnistaa, että kaukoputki ei voi jatkaa lentokoneen seurantaa, ellei teleskooppia käännetä 90 °. Ongelmana on, että usein kohteen seuranta katoaa, kunnes katsoja löytää sen uudelleen kaukoputken okulaarista. Tämä voi tapahtua myös tutka -antenneilla, joita käytetään jäljittämään ilma -aluksia, jotka kääntyvät antennin yläpuolella. Tietokoneohjelmistot on kirjoitettava kompensoimaan akselin lukituksen aiheuttama seurannan menetys.
Gyroskoopeissa on useita kulmia, joissa gimbal -lukko voi esiintyä, kun häkit ovat linjassa, mikä estää gyroskoopin kääntymisen. Kuten teleskoopin esimerkki, gyroskooppi on nyt estetty liikkumasta vapaasti, ja sen sanotaan olevan “gyro -lukittu”. Lentokoneet, jotka suorittavat taitolentoa tai kääntyvät ja pyörivät epätavallisiin suuntiin, voivat aiheuttaa tämän käyttäytymisen navigointilaitteissaan. Näitä liikkeitä suorittavat lentäjät lukitsevat usein manuaalisesti gyro -instrumentit ennen taitolentoa estääkseen gimbal -lukituksen ja jännityksen gyroskooppeihin.
Avaruusalusten navigointi käyttää gyroskooppeja tunnetun vertailupisteen ylläpitämiseen. Avaruudessa ei ole horisonttia, ja sijainti on määritettävä sen sijainnin perusteella suhteessa tiettyihin tähtiin. Kun avaruusalus kaatuu tai muuttaa suuntaa, “vaakasuora” suuntaus pitävät gyroskoopit voivat lukita gimbalin ja aiheuttaa viittauksen menetyksen.
Astronauttien oli viitattava visuaalisesti navigointitähtiin ja nollattava gyroskooppi estääkseen navigointivirheet. Yksi tapa ratkaista ongelma oli lisätä neljäs vapausaste, toinen häkki, joka asennettiin eri suunnassa tai kulmassa kuin muut häkit. Tämä tarjosi liikettä, vaikka kaksi häkkiä olisikin lukittu, jolloin laite pystyi jatkamaan navigointia.