张效慈

（中国船舶科学研究中心，江苏 无锡 214082）

片空泡崩溃的冲击力

张效慈

（中国船舶科学研究中心，江苏 无锡 214082）

片空泡（bulk cavitation）是水下爆炸的特有现象，是目前国内对水面舰艇损伤外力源研究残留的最后一种不甚明了的现象。文中阐述了片空泡崩溃闭合的规律和由此引起的水锤冲击力，明确指出片空泡崩溃是一种潜在的水面舰艇损伤的强外力源。

水下爆炸；水面舰艇；片空泡；崩溃冲击

1 引 言

入射到水面的水下爆炸一次冲击波被反射成稀疏膨胀波，富含杂质的海水不可能承受张力，于是近水面水域被空化，向上抛起一层水，整体水域被截开。这种现象称水面截断现象，成片空化的区域称片空泡。

片空泡形成过程暂时储蓄着爆炸总能量的相当部分。当上抛的截出水层在重力和大气压作用下跌落闭合了片空泡时使储蓄的爆炸能量以水锤压力波形式辐射出去。

片空泡现象的军事重要性迫使上世纪初已经展开片空泡的研究。特别地，1962年美国D.Taylor水池在乞沙比克（Chesapeake）海湾专门做了7次系列试验组成的片空泡试验（炸药HBX-1重量4 536 kg、水深48.72 m，其中4次试验爆深15.24 m和3次试验爆深30.48 m）。这些试验数据表明片空泡寿命远远大于稀疏波波前传遍整个空化区的历时，因此理论分析假定整个空化区内水质点是被瞬时同步汽化的。

2 片空泡的形成和闭合

2.1 水下爆炸平面冲击波

2.1.1 垂直向上传播的水下爆炸一维冲击波力学环境

（a）起始空化水深

一维坐标z的原点取在未扰水面上，垂直向下为正（见图1）。……