Sir Barnes Wallis bio je genijalan inženjer koji je dizajnirao vrlo posebnu bombu tijekom Drugog svjetskog rata. Ideja je bila da se odbije preko vode i uništi njemačke brane duž doline Ruhr, uzrokujući masovne poplave i štete na vodama i vodoopskrbi.
Djelomično zahvaljujući filmu iz 1955. godine The Dam Busters, priča iza operacije Chastise, koja se dogodila 16. i 17. svibnja 1943., postala je poznata priča iz ratnog vremena. Ali Wallisovi stvarni radni proračuni su izgubljeni (što se možda uklapa u poplavi šezdesetih). Pa što znamo o složenoj znanosti koja se krije iza odskočnih bombi?
Znamo da su Nijemci smatrali da su njihove brane potencijalnom metom neprijatelja i postavili su torpedne mreže ispred struktura kako bi ih zaštitili. A da bi razorio branu, Wallis je shvatio da je paprika s puno malih bombi neće uspjeti. Bila bi razlika između bacanja šake pijeska na prozor i onoga što radite sa kamenjem.
Wallis je zaključio da je za ozbiljnu štetu jedna bomba od četiri tone trebala eksplodirati točno uz zid brane na dubini od oko 30 stopa ispod vode. U to vrijeme točnost bombardiranja na visinama nije bila dovoljno dobra da bi takav bomba mogla ciljati. Zamišljena je ideja da se odskoči preko vode prema brani poput kamenca za skidanje.
U ranim eksperimentima nekoliko je stvari postalo jasno. Prvo, da bi bomba odskočila morala se vrteti - s backspinom. Baš poput one osjetljive lopte za leđne igrače u tenisu, zbog koje lopta lebdi iznad mreže.
Wallis je razradio da će bomba s naslonom poticati ono što je poznato kao Magnusov efekt, suprostavljajući silan sila teže i osiguravajući da nježno udara u površinu vode. Ako je bomba udarila u vodu prejako, eksplodirala bi prerano, uzrokujući oštećenje zrakoplova iznad, ali ne oštećenja na brani.
Spin je, dakle, značio da se bombe mogu isporučiti s upravljive visine. Leteti na 60 stopa već je bilo opasno malo, ali bez leđnih trzaja bombarderi Lancaster morali bi letjeti još niže i brže.
U najnovijim Wallisovim eksperimentima radio je s mramorom i golf lopticama i bilo je očito da će njegova bomba biti sferična. No, s obzirom na to da je bilo lakše izrađivati cilindrične bombe, sferno drveno kućište bilo je vezano na cilindre kako bi ih učinili zaobljenim.
Međutim, kad se poveća do pune veličine, kućište na sferičnim bombama će se raspasti od udarca vodom. Nije trebalo dugo da se utvrdi da je sferno kućište nepotrebno i da će goli cilindar odskočiti jednako učinkovito.
Spin liječnik
Za razliku od sfere, cilindri će odskočiti samo ako odskoče ravno. To je drugi dobar razlog za okretanje bombe, jer spin održava os cilindra horizontalnom tako da kvadratno udara u vodu. Kao i kod planete Zemlje koja se okreće, žiroskopski učinak centrifugalnog cilindra stabilizira os centrifuge.
Wallis je pronašao još jednu ključnu prednost bekstva. Bomba se nije mogla srušiti na zid brane pri 240 km / h, jer bi mogla eksplodirati prijevremeno i ne nanijeti značajnu štetu. Tako se pobrinuo da bomba sleti tek nedaleko od brane - ali budući da se još uvijek vrti, lagano se zakrivila prema brani. Kad dostigne potrebnu dubinu, bio je ravno do brane, gdje će napraviti najveću štetu.
Napokon, Wallis je trebao znati koliko eksploziva da koristi. Napravio je male testove na modelima, a zatim je razradio kako povećati količinu eksploziva kako bi se nosio s branom koja je visoka 120 stopa, a idealno bi bilo da je napunio svoje bombe s 40 tona eksploziva. U slučaju (može imati samo toliko aviona) mogao je upotrijebiti samo četiri tone, pa su i tamni uvjeti, mala visina i neprijateljska vatra bili ključni preciznost.
(Za vlastiti eksperiment s bombom odskakujući u 2011. godini, otkrili smo da će 50 grama eksploziva potpuno srušiti branu od 4 stope, tako da će našoj verziji od 30 stopa trebati 160 kilograma. Koristili smo 180 kilograma samo da budemo sigurni ... i to je totalno olupina. )
Nakon pokusa na vodi u Dorsetu i Kentu, stvarna racija dogodila se u ranim jutarnjim satima 17. svibnja 1943., pri čemu je 19 bombardera Lancastera poletjelo iz RAF Scamptona u Lincolnshireu. Nakon trosatnog leta, prvi se zrakoplov postrojio na brani Möhne, leteći brzinom od 240 mph i na toj opasno maloj visini od 60 stopa.
Bomba je puštena otprilike pola milje ispred brane, odskočila je pet ili šest puta i potonula tik uz zid. Na potrebnoj dubini od 30 stopa, pritisak vode izazvao je eksploziju tik uz zid brane. Sve skupa, pet zrakoplova moralo je spustiti svoje bombe prije nego što je probijena prva brana.
Napad je bio opasan, izgubljeni su mnogi životi, a o njegovom utjecaju na tijek rata još se raspravlja. Jedna stvar oko koje se sigurno možemo složiti, 75 godina kasnije, jest da se Wallis s pravom pamti kao genijalnog inženjera.
Ovaj je članak prvotno objavljen u časopisu The Conversation.
Hugh Hunt, čitatelj inženjerske dinamike i vibracija, Sveučilište u Cambridgeu
