水下爆炸与舰船毁伤研究进展

张阿漫，王诗平，彭玉祥，明付仁，刘云龙

哈尔滨工程大学船舶工程学院，150001

0 引 言

研究表明，近场水下爆炸可对舰船造成严重毁伤，并危及舰船生命力［1-4］，而远场水下爆炸则主要引起舰船严酷的冲击环境，给舰用设备和舰员带来威胁［5-8］。水下爆炸载荷主要包括冲击波和气泡两部分［9-11］，对TNT炸药来说，二者的能量大约各占一半［9］。水下爆炸首先产生冲击波，冲击波压力峰值大，作用时间极短，约为毫秒量级，具有强间断特性，近场冲击波通常对舰船结构造成严重的局部毁伤［12-15］。冲击波过后形成高温高压的气泡，由于惯性力的作用，气泡迅速膨胀，膨胀到一定程度后，由于静水压力的作用，气泡会收缩至最小体积，释放压力波，然后再次膨胀，可能形成多个周期的脉动过程，直至气泡破碎。气泡在运动过程中由于压力不平衡，通常会在收缩阶段产生高速射流，射流速度可达百米每秒［9，16］。与冲击波相比，气泡的压力峰值小，大约只有冲击波的1/10，甚至更小，但是作用时间长，约为秒量级。而且由于气泡运动的低频效应（气泡的脉动频率可能与舰船的一阶总振动频率接近），气泡脉动载荷通常在冲击波对舰船结构造成初始损伤之后，对舰船结构造成总体毁伤［8，17-18］，且气泡收缩时的高速射流还会加剧舰船结构的局部毁伤，可能使得舰船折断，导致舰船结构丧失总纵强度［19-20］。

上述为水下爆炸对舰船结构的前期毁伤，气泡后期的涌流载荷还会从已破损的舰船结构进入舱室，对舱室内部结构和设备造成进一步的流固耦合冲击，并改变舰船的浮态，可能使舰船沉没，丧失生命力［21-22］。……