横摇与纵摇对SⅡ型海洋重力仪的干扰分析

　　海洋船载重力测量同陆地重力测量的最大区别就是：它是一种动态测量，而陆地重力测量是一种静态测量。目前，美国 LaCoste & Romberg 公司生产的SⅡ型海洋重力仪(AIRSEA SystemⅡ)已经应用于我国的海洋船载重力测量。 SⅡ型海洋重力仪工作时，测量船的横摇与纵摇对观测结果的影响，是海洋重力测量的主要误差源。在实施海洋重力测量外业时，测量船的横摇与纵摇产生的扰动加速度和需要测量的重力加速度混杂在一起，给海洋重力测量带来很大的困难，并产生很大的观测误差。本文主要就是分析测量船的横摇与纵摇对海洋重力测量的影响，并根据分析结果设计陀螺平台，进而减弱误差影响，提高海洋重力测量的精度。

　　1横摇与纵摇对海洋重力测量的干扰分析

　　对于重力测量，不论是何种类型的重力仪，要准确地测出重力加速度的值，都必须保持仪器垂直于地球表面。在陆地重力测量中，这种垂直状态，是通过仪器的整平来实现的。由于陆地基座的稳定性，仪器整平后基本上一直保持着垂直状态。而海洋重力仪是在测量船不断处于横摇与纵摇的状态下工作的，各个方向的摇摆，使得重力仪的垂直状态受到破坏，重力仪在这种状态下根本无法进行观测。

　　船的摇摆，主要是由波浪引起的。船在波浪作用下的摇摆周期，并不取决于船的固有周期，而是随风浪周期在摇摆。摇摆的幅度，取决于波浪的汹涌程度和两个周期间的差异程度。摇摆中，以船受横浪作用产生的横摇为主;纵摇的强弱，决定于船长和波长之比。船只在海上的状况与海况密切相关。横、纵摇强度由波浪性质、航向与风向、波浪传播方向的关系及航行速度等决定。表 1 为俄罗斯科学院地球物理研究所应用倾斜仪及加速度计在 2 万 t 级船的不同部位测得的水平加速度和垂直加速度数据。由表中可见船上不同位置加速度的差异，造成这种差异的原因，是船重心附近受横摇与纵摇影响小，而在船头部分则影响大。

　　一般安装重力仪的测量船排水量为数千吨，航行时船体产生的水平加速度和垂直加速度比上表的数值要大得多，在平静海况下横摇与纵摇作用在重心仪上的垂直附加加速度也要达10～20 Gal;在恶劣海况下，这种垂直附加加速度可高达数百伽。当海况特别恶劣，垂直附加加速度过大时，就无法进行海洋重力测量。要消除横摇与纵摇对 SⅡ型海洋重力仪的影响，除了要将 SⅡ型海洋重力仪安装在测量船重心附近外，还可以通过增设附属设备，使得重力仪在测量船摆动的状态下仍然保持垂直。这种附属设备就是光纤陀螺稳定平台。