王 卓，张 朴，孔祥韶，吴卫国

（武汉理工大学a.交通学院；b.绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心，武汉 430063）

0 引 言

高速弹体对液舱结构的撞击以及侵彻过程可能会对结构造成灾难性的损伤。弹体在侵彻初始阶段撞击液舱，一部分动能被传递至舱内流体并产生高强度冲击波，对液舱结构造成破坏；同时弹体在液体中持续运动所形成的空泡在溃灭后也会产生空化载荷，从而造成液舱的二次损伤。这一完整侵彻过程被称为“水锤效应”（hydrodynamic ram）[1-2]。另一方面，由于液体对弹体冲击作用具有明显的耗能效应，液舱结构可被用于抵抗高速弹体或破片的冲击作用，这一原理在舰船舷侧多层防护结构中多有体现。

“水锤效应”广泛存在于各工业领域，国内外学者均对该现象进行了较为深入的研究。1946 年，McMillen 等[3-4]首次在试验中采用X 射线阴影法观测到了弹体侵彻液舱过程中的水锤效应，并通过压力传感器分析了冲击波的衰减过程。随后，Deletombe 等[5]分别开展了弹体侵彻无限水域（22 m×1.5 m×1.5 m）及有限水域（0.3 m×0.54 m×0.66 m）的试验研究，并采用高速相机拍摄了两种水域条件下形成空泡的各自形态，最后利用修正的Rayleigh-Plesset 方程分析了空泡在有限水域的运动特性。张伟等[6]通过试验研究了弹体在液体中产生的冲击波衰减规律。徐双喜和孔祥韶等[7-8]在试验基础上推导了弹体在侵彻液舱过程中的速度衰减计算公式。Disimile等[9]以航空燃料箱为参考对象设计了液舱试验模型，并尝试在液舱内部设置三角构件以减少由于高速弹体在舱内流体中运动而产生的冲击波压力。……