Ткачук А.Г., д.т.н., проф. Безвесильная Е.Н.

Житомирский государственный технологический университет, Украина

Национальный технический университет Украины "КПИ", Украина

СОВРЕМЕННЫЕ АВИАЦИОННЫЕ ГРАВИМЕТРЫ

Изучение параметров гравитационного поля Земли (в частности, ее гравитационных аномалий Δg_z) необходимо в геодезии, геофизике и геодинамике. На сегодняшний день информация о гравитационном поле Земли необходима в авиационной и космической технике (коррекция систем инерциальной навигации ракет, самолетов, орбит космических летательных аппаратов), для исследования геодинамических явлений, для реализации целей инженерной геологии, археологии, прогноза землетрясений и т.д.

Гравиметрические измерения проводили на неподвижном основании, на подводной лодке, на надводном судне и на летательном аппарате (ЛА).

Наземные измерения обеспечивают наиболее высокую точность (0.01 мГал). Однако они осуществляются медленно. Труднодоступные районы полюсов, экватора, океанов для таких измерений недоступны.

Морские измерения имеют точность меньшую, чем наземные измерения (0.1 - 0.5 мГал). Однако, морские измерения невозможны в горных районах, в удаленных районах океанов.

Измерения на ЛА позволяют осуществлять измерения Δg_z в труднодоступных районах земного шара, со скоростью значительно большей, чем наземные.

Поэтому проведение высокоточных авиационных измерений является актуальным. Для этих целей используют авиационные гравиметрические системы (АГС), чувствительные элементом которых является гравиметр [1-2].

Известны и наиболее применимы на сегодняшний день следующие авиационные гравиметры:

- гравиметр “Чекан-АМ” - выполнен в виде единого прибора, состоящего из гравиметра и гиростабилизатора с встроенной системой управления на микроконтроллерах. Гравиметр выполнен на основе двойной пружинной упругой системы с оптико-электронным преобразователем. Предельная погрешность аэроизмерений 1 мГал [3];

- гравиметрический комплекс “ГРИН-2000” - “…чувствительный элемент состоит из двух кварцевых датчиков с жидкостным демпфированием, охваченных форсирующей обратной связью, обеспечивающие очень сильное подавление помех и широкую полосу пропускания для полезного сигнала... [4]”. Инструментальная погрешность - 0.04 мГал. Точность в условиях эксплуатации на морских судах 0.1 - 0.2 мГал, на ЛА соответственно точность ниже [4];

- гравиметр “ГИ 1/1” - “…предназначен для определения ускорения силы тяжести с подвижных объектов с целью геологической разведки нефтегазоносных структур и других полезных ископаемых по аномалиям гравитационного поля Земли. Погрешность измерения силы тяжести, без учета погрешности внешней информации: с морских носителей: 0.3 - 0.5 мГал; с наземных носителей: 0.2 - 0.3 мГал; с воздушных носителей: 0.6 мГал… [5]”;

- аппаратурно-программный комплекс “Гравитон-М” - “…включает в себя измерительный блок из трех струнных гравиметров с инструментальной точностью определения ускорения силы тяжести не меньше 0.1 мГал; гироинерциальную платформу, обеспечивающую стабилизацию в движении осей чувствительности гравиметров вдоль невозмущенной вертикали; двухчастотные приемоиндикаторы спутниковой навигационной системы GPS; блок регистрации и обработки данных… Погрешность измерения ускорения силы тяжести с воздушных носителей: 0.7 – 1.0 мГал… [6]”;

- гравиметр “LaCoste & Romberg (L-R-S)” - погрешность измерения ускорения силы тяжести с воздушных носителей: 1.0 – 6.0 мГал [1];

Как видно из приведенного обзора, реально достижимая точность известных авиационных гравиметрических измерений (0.6...1.0) мГал. Перечисленные гравиметры измеряют вместе с ускорением силы тяжести вертикальное ускорение. Измерение вертикального ускорения является сложной научно-технической проблемой и требует применения дополнительных фильтров.

Как показано выше, известные морские гравиметры обеспечивают точность (0.1...0.5) мГал, авиационные - (0.6...1.0) мГал. Сегодня такая точность авиационных гравиметров недостаточна.

Поэтому авторами доклада разработан новый пьезоэлектрический гравиметр авиационной гравиметрической системы [7] для повышения точности измерений гравитационных аномалий путем устранения погрешности измерения вертикального ускорения.

Литература:

1. Безвесильная Е.Н. Измерение ускорений. Киев: Лыбидь, 2001.- 261с.

2. Торге В. Гравиметрия: монография / В.Торге; Пер. с англ. Г.А. Шанурова; Под ред. А.П.Юзефовича. - М.: Мир, 1999. - 428с.

3. Официальный сайт ГНЦ ОАО «КОНЦЕРН «ЦНИИ «ЭЛЕКТРОПРИБОР». - URL: http://www.elektropribor.spb.ru/ru/newprod/ rekl/chekan.pdf

4. Официальный сайт ГНЦ «Южморгеология». - URL: http://www.ymg.ru/w/Гравиметры.

5. Официальный сайт Раменского приборостроительного завода. - URL: http://www.rpz.ru/products/other_system/gravimetr_gi_11/

6. Официальный сайт ООО "Геолого-Геофизическая компания". - URL: http://geogk.ru/rus/geophis/grav/grav.shtml

7. Пьезогравиметр: Патент Украины на изобретение 99084, МПК G 01 V 7/00 / Е.Н. Безвесильная, Ю.А. Подчашинський, А.Г. Ткачук - №а201113894; заявл. 25.11.2011; Опубл. - 10.07.2012. - Бюл. № 13.