砰击

汉语词语

砰击（slamming）是一种波浪与船体的激烈冲击现象。主要发生于船首部。由于船舶在恶劣海况中剧烈纵摇，船首露出水面，又以相当大的相对速度进入水中而造成。出现砰击的最小船首相对速度称“砰击临界速度”，随船速增高而减小。砰击使船体首部受到很大的冲击压力，其大小与船首相对速度及首部剖面形状有关。冲击压力常可使首部结构严重变形或破坏，并引起船体较大的纵弯矩。

汉语词义

词目：砰击；拼音：pēngjī；注音：ㄆㄥㄐㄧ；解释：撞击；冲击。

示例：清陈维崧《念奴娇·周弇山携雨具八关斋快饮风雨飒至》词：“狂颷挟雨，恰冰车铁骑，一时砰击。” 梁启超《劫灰梦·独啸》：“回风砰击，怒潮倾泻，万斛艨艟东下。”

基本概念

砰击（slamming）船舶在恶劣的海况中航行时，由于剧烈的刚体运动，所发生的波浪与船体的冲击现象。船底抬出水面后再次入水时，波浪与船底结构(主要发生干艏部)的冲击，称为底部砰击。波浪与具有外张型式的船侧结构的冲击，称为外张砰击。波浪漫过干舷与甲板结构的冲击，称为甲板冲击或甲板上浪。对于浅吃水且底部平坦的船舶(如登陆舰，压载状态下的肥大型散货船)，底部砰击现象比较严重。对于艏部有着较大外张的船舶(如驱逐舰，航空母舰，集装箱船)，外张砰击现象较为突出。对于干舷较低的船舶(如满载状态的油船及散货船)，甲板上浪现象经常发生。

描述砰击特性的参数有两类：一类是单位时间内的砰击发生次数及砰击概率，用以表征砰击发生的频率；另一类是砰击压力及砰击弯矩，用以表征砰击载荷的强度。在砰击过程中，一方面可能使砰击区域的局部结构在砰击压力作用下直接遭到破坏(属于局部强度问题)，另一方面由于船体梁在砰击时的弹性振动，产生较大的砰击弯矩，也会严重地成肋啪骨体结构的总纵强度(属于总强度问题)。

分类

对于船舶与海洋工程界水动力砰击的分类可参考“造船与轮机工程师学会”(Society ofNaval Architects and Marine Engineers，SNAME)的解释。船舶水动力砰击可以分为四大类：艏底砰击，波浪拍击，艏外飘冲击及甲板上浪。

艏底砰击描述船首在汹涛中拍击水面，如图1(a)所示。船首出水再入水时会以较高的速度拍击水面，这将产生巨大的水动压力，该载荷作用于局部结构，随后将传至整个船体。巨大的脉冲压力必然引起局部结构的破坏与变形，整个船体也会产生高频振动响应。

波浪拍击常用来描述波系与船首部结构的作用。很容易可以观察到入射波系向相对静止的船舶结构传递能量，波浪拍击常出现在船舶的水线面附近。

船舶的艏外飘与来波相撞击时，即发生艏外飘冲击。与艏底砰击相似，艏外飘砰击会产生巨大的水动力并引发高频振动，与之不同的是艏外飘冲击作用时间更长，巨大的水动力砰击载荷作用在船舶的位置也不同，并且巨大的水动压力会覆盖整个艏部。因此，对于艏底砰击适用的预报技术不一定适合预报艏外飘冲击。如图1(b)是典型的艏外飘冲击和甲板上浪图。

甲板上浪描述舰船穿行至入射波系的水面以下或者一头扎进来波，水波破碎并冲到船舶甲板上，形成甲板上浪，所产生的压力可以破坏甲板及其上部结构。图1(c)是一个甲板上浪的二维实验图。以上描述的船舶与海洋工程方面的水动力砰击现象常常是两到三种一并出现，如艏外飘砰击与甲板上浪常常一起出现。

砰击的条件

底部砰击

底部出水是发生底部砰击的必要条件。不管海情、航速、航向角和装载情况如何，船底不出水，就从不出现底部砰击。然而，它并不是底部砰击的充分条件。试验表明，当船回落拍打水面时，只有垂向相对速度超过了某个“临界速度”或“阈速度”(threshold velocity)，才产生可计量的砰击压力或明显的加速度突变。习惯上，常把产生可计量的压力定义为砰击发生。因此，临界速度就是发生砰击的最小相对速度。

对于临界速度的概念，可以这样粗略地理解：因为大量的试验证实了砰击压力近似正比于相对速度的平方，所以，若使底部击水时产生明显的压力，必须要求相对速度适当的大。

Ochi通过对模型试验结果的分析，建议对158.5m的船，临界速度ZR*取为3.66m/s，船长改变时按傅汝德定律换算，即

式中：L——船长；g——重力加速度。

需要指出的是，如果砰击的出现不是按产生可计量的压力来定义，则其对应的临界速度值自然也就不同。Aertssen在Jordaens号(船长146.3m)上做试验，求得的临界速度是5.49m/s。这并不奇怪，Aertssen定义的砰击与前述不同，他指的实际是可以引起船舶在风暴中显著减速的那种严重砰击。如按前述产生可计量压力的观点，那么，Aertssen的临界速度数值将会大大减小。

在图2中，存在空间固定坐标O-XYZ、随船平动坐标系o-xyz及固连船体坐标系G-xbybzb。设纵摇角为θ，垂荡位移为ZG，波面坐标为ζ，那么，在x剖面处，船与波浪的相对位移将是

砰击的发生，涉及的是船舶与波浪在空间的相对位置。因此，这时的垂向相对速度，应等于上式在平动坐标系o-xyz下对时间求导

记x剖面的静吃水为d，注意到发生砰击时相对速度是负的，则该剖面发生底部砰击条件的数学表达式为

外飘砰击

对于具有首部外飘的剖面，当船在波浪中作大幅运动时，一般地说都会出现外飘砰击。

若不计垂向相对速度的限制，注意到外飘砰击出现在外飘剖面下落之时，因此外飘砰击的发生条件可写成

甲板上浪

在船舶运动过程中，海水涌上甲板的情况是比较复杂的。例如，具有首部外飘的船舶，在某些条件下，即使波面高于干舷，上升的海水却可能部分甚至全部以“飞溅”的方式离开船侧。这就是说，实际的上浪程度与首端的相对位移、相对速度以及船首外飘的几何形状等许多因素有关。

从工程应用出发，假设来波不受船体存在和运动的干扰，简单地认为当波面超过干舷时即发生上浪。这可理解为，我们所讨论的是指海水从首柱顶部流向甲板，即所谓“钻浪”时的情况。为简单计，此处也暂不考虑因船的运动而产生的首波的影响(田才计及了这一因素，并给出水面升高的经验公式)。

若用D表示首柱剖面的干舷高度，注意到上浪过程中垂向相对位移为负，发生甲板上浪的条件则为

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