Ο Sir Barnes Wallis ήταν ένας μηχανικός μεγαλοφυίας που σχεδίασε μια πολύ ειδική βόμβα κατά τη διάρκεια του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου. Η ιδέα ήταν ότι θα αναπηδήσει πέρα από το νερό και θα καταστρέψει τα γερμανικά φράγματα κατά μήκος της κοιλάδας του Ruhr, προκαλώντας μαζικές πλημμύρες και ζημιές στο νερό και τα υδροηλεκτρικά εφόδια.
Μερικώς, χάρη στην ταινία του 1955 The Dam Busters, η ιστορία πίσω από την επιχείρηση Chastise, η οποία έλαβε χώρα στις 16 και 17 Μαΐου 1943, έχει γίνει μια γνωστή ιστορία του πολέμου. Αλλά οι πραγματικοί υπολογισμοί εργασίας της Wallis χάθηκαν (ίσως ίσως, σε μια πλημμύρα στη δεκαετία του 1960). Τι γνωρίζουμε λοιπόν για τη σύνθετη επιστήμη πίσω από τις βόμβες αναπήδησης;
Γνωρίζουμε ότι οι Γερμανοί θεωρούσαν τα φράγματα τους ως πιθανό στόχο για τους εχθρούς τους και τοποθετούσαν δίχτυα τορπίλης μπροστά στις δομές για να τα προστατεύσουν. Και για να καταρρεύσει ένα φράγμα, ο Wallis συνειδητοποίησε ότι το πιπέρι με πολλές μικρές βόμβες δεν θα λειτουργούσε. Θα ήταν η διαφορά μεταξύ να ρίξουμε μια χούφτα άμμου σε ένα παράθυρο και στη συνέχεια να κάνουμε το ίδιο με ένα βράχο.
Η Wallis θεώρησε ότι για να προκαλέσει σοβαρές ζημιές, έπρεπε να πυροδοτηθεί μία μόνο βόμβα τεσσάρων τόνων ακριβώς επάνω στον τοίχο του φράγματος σε βάθος περίπου 30 ποδιών κάτω από το νερό. Εκείνη την εποχή, η ακρίβεια βομβαρδισμού στο ύψος δεν ήταν αρκετά καλή για να παραδώσει ένα τέτοιο βομβαρδιστικό βομβαρδισμό στο στόχο. Η ιδέα να το γεφυρώσουμε απέναντι από το νερό προς το φράγμα σαν πέτρινη λίμνη ήταν εμπνευσμένη.
Στα πρώτα πειράματα κάναμε μερικά πράγματα ξεκάθαρα. Κατ 'αρχάς, για να αναπηδήσει η βόμβα έπρεπε να γυρίζει - με backspin. Ακριβώς έτσι μια λεπτή backspin dropshot στο τένις, η οποία προκαλεί την μπάλα να αιωρούνται πάνω από το δίχτυ.
Η Wallis δημιούργησε ότι μια βόμβα με backspin θα αφαιρεθεί από αυτό που είναι γνωστό ως το φαινόμενο Magnus που αντισταθμίζει την προς τα κάτω έλξη βαρύτητας και εξασφαλίζει ότι χτύπησε απαλά την επιφάνεια του νερού. Εάν η βόμβα χτύπησε το νερό πάρα πολύ σκληρά, θα πυροδότησε πρόωρα, προκαλώντας ζημιά στο αεροπλάνο επάνω, αλλά δεν βλάπτει το φράγμα.
Έτσι, ο γύρος σήμανε ότι οι βόμβες θα μπορούσαν να παραδοθούν από ένα διαχειρίσιμο ύψος. Η πτήση στα 60 πόδια ήταν ήδη επικίνδυνα χαμηλή, αλλά χωρίς backspin οι βομβαρδισμοί του Lancaster θα έπρεπε να έχουν πετάξει ακόμα πιο γρήγορα και πιο γρήγορα.
Στα πρώτα πειράματα της Wallis δούλευε με μάρμαρα και μπάλες του γκολφ και ήταν προφανές ότι η βόμβα του θα ήταν σφαιρική. Αλλά επειδή ήταν ευκολότερο να κατασκευαστούν κυλινδρικές βόμβες, ένα σφαιρικό ξύλινο περίβλημα προσδέθηκε στους κυλίνδρους για να τους κάνει γύρους.
Ωστόσο, όταν κλιμακωθεί σε πλήρες μέγεθος, το περίβλημα στις σφαιρικές βόμβες θα σπάσει από την κρούση με το νερό. Δεν χρειάστηκε πολύς χρόνος για να αποδειχθεί ότι το σφαιρικό περίβλημα δεν ήταν απαραίτητο και ότι ο γυμνός κύλινδρος θα πέθαινε εξίσου αποτελεσματικά.
Περιστρέψτε το γιατρό
Αντίθετα από μια σφαίρα όμως, οι κύλινδροι θα αναπηδήσουν μόνο αν αναπηδήσουν ευθεία. Αυτός είναι ο δεύτερος καλός λόγος για την περιστροφή της βόμβας, επειδή η περιστροφή διατηρεί τον άξονα του κυλίνδρου οριζόντια έτσι ώστε να χτυπάει το νερό ευδιάκριτα. Όπως και για τον περιστρεφόμενο πλανήτη Γη, το γυροσκοπικό αποτέλεσμα του περιστρεφόμενου κυλίνδρου σταθεροποιεί τον άξονα περιστροφής.
Η Wallis βρήκε ένα ακόμα βασικό πλεονέκτημα της backspin. Η βόμβα δεν θα μπορούσε να σπάσει μόνο στο τείχος του φράγματος στα 240 μίλια / ώρα, καθώς θα πυροδότησε πρόωρα και δεν θα έβλαπτε σημαντικά. Γύρισε λοιπόν ότι η βόμβα προσγειώθηκε λίγο έξω από το φράγμα - αλλά επειδή εξακολουθούσε να περιστρέφεται, κυρτούσε απαλά προς το τείχος του φράγματος. Μέχρι τη στιγμή που έφτασε στο απαιτούμενο βάθος ήταν ακριβώς επάνω στο φράγμα όπου θα προκαλούσε μέγιστη ζημιά.
Τέλος, η Wallis έπρεπε να μάθει πόση εκρηκτική να χρησιμοποιήσει. Έκανε δοκιμές μικρής κλίμακας σε μοντέλα και στη συνέχεια επεξεργάστηκε πώς να αυξήσει την ποσότητα του εκρηκτικού για να αντιμετωπίσει ένα φράγμα ύψους 120 ποδιών και ιδανικά θα είχε φορτώσει τις βόμβες του με 40 τόνους εκρηκτικών. Στην περίπτωση (μπορεί να μεταφέρει μόνο ένα αεροπλάνο) θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει μόνο τέσσερις τόνους, καθώς και οι σκοτεινές συνθήκες, το χαμηλό υψόμετρο και η φωτιά του εχθρού, η ακρίβεια ήταν καθοριστική.
(Για το δικό μας πείραμα βόμβας το 2011, διαπιστώσαμε ότι 50 γραμμάρια εκρηκτικών θα καταστρέφουν εντελώς ένα φράγμα 4 ποδιών, οπότε η έκδοση των 30 ποδιών μας θα χρειαζόταν 160 χιλιόγραμμα. Χρησιμοποιήσαμε 180 χιλιόγραμμα για να είμαστε σίγουροι ... και ήταν εντελώς καταστρεμμένοι. )
Μετά τις δοκιμές για το νερό στο Dorset και το Kent, η πραγματική επιδρομή πραγματοποιήθηκε στις πρώτες πρωινές ώρες της 17ης Μαΐου 1943, με 19 βομβαρδιστικά αεροπλάνα Lancaster να πετούν έξω από την RAF Scampton στο Lincolnshire. Μετά από μια πτήση τριών ωρών, το πρώτο αεροπλάνο επένδυσε επάνω στο φράγμα Möhne, φτάνοντας στα 240 mph και σε αυτό το επικίνδυνα χαμηλό υψόμετρο 60 πόδια.
Η βόμβα απελευθερώθηκε περίπου μισό μίλι μπροστά από το φράγμα, αναπηδήθηκε πέντε ή έξι φορές και βυθίστηκε λίγο έξω από τον τοίχο. Στο απαιτούμενο βάθος των 30 ποδιών η πίεση του νερού πυροδότησε την έκρηξη ακριβώς δίπλα στον τοίχο του φράγματος. Συνολικά, πέντε αεροπλάνα έπρεπε να ρίξουν τις βόμβες τους πριν παραβιαστεί το πρώτο φράγμα.
Η επιδρομή ήταν επικίνδυνη, πολλές ζωές χάθηκαν και η επίδρασή της στην πορεία του πολέμου εξακολουθεί να συζητείται. Ένα πράγμα που μπορούμε σίγουρα να συμφωνήσουμε, ωστόσο, 75 χρόνια αργότερα, είναι ότι ο Wallis σωστά θυμόμαστε ως ένας ιδιοφυής μηχανικός.
Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στην Η συζήτηση.
Hugh Hunt, Αναγνώστης στη Μηχανική Δυναμική και Δόνηση, Πανεπιστήμιο του Cambridge
