Сър Барнс Уолис беше гениален инженер, който проектира много специална бомба по време на Втората световна война. Идеята беше, че тя ще отскочи от водата и ще унищожи германските язовири по долината на Рур, причинявайки големи наводнения и щети на водоснабдяването и водоснабдяването.
Отчасти благодарение на филма от 1955 г. The Dam Busters, историята зад операцията Chastise, която се проведе на 16 и 17 май 1943 г., се превърна в позната приказка за военно време. Но действителните работни изчисления на Уолис бяха изгубени (възможно най-вероятно при наводнение през 60-те години). И така, какво знаем за сложната наука зад подскачащите бомби?
Знаем, че германците считаха язовирите си за потенциална мишена за враговете си и поставяха торпедни мрежи пред структурите, за да ги защитят. И за да разруши язовира, Уолис разбра, че да го разпръснеш с много малки бомби няма да работи. Ще бъде разликата между хвърлянето на шепа пясък на прозорец и последването на същото със скала.
Уолис прецени, че за да нанесе сериозна повреда, една четворна бомба трябва да бъде взривена точно до язовирната стена на дълбочина около 30 фута под водата. В онези дни точността на бомбардировките на голяма надморска височина не беше достатъчно добра, за да даде такъв бомбен удар в целта. Идеята да го прехвърлим през водата към язовира като сновен камък се вдъхнови.
В ранните експерименти няколко неща станаха ясни. Първо, за да отскочи бомбата, трябваше да се върти - с гръб. Точно така, като деликатна дупка на гръб в тениса, която кара топката да се върти над мрежата.
Уолис разработи, че бомба с гръбнак ще бъде подсилена от това, което е известно като ефекта Магнус, противодействащ на тежестта надолу надолу и гарантира, че тя леко удари повърхността на водата. Ако бомката удари прекалено силно водата, тя би взривила преждевременно, причинявайки щети на самолета отгоре, но няма повреда на язовира.
Следователно Спин означаваше, че бомбите могат да бъдат доставени от управляема височина. Летенето на 60 фута вече беше опасно ниско, но без гръб на бомбардировачите Lancaster ще трябва да летят още по-ниско и по-бързо.
В най-ранните експерименти на Уолис той работеше с мрамори и топки за голф и беше очевидно, че бомбата му ще бъде сферична. Но тъй като беше по-лесно да се произвеждат цилиндрични бомби, сферичен дървен корпус беше прикован към цилиндрите, за да ги направи кръгли.
Въпреки това, при мащабиране до пълен размер, корпусът на сферичните бомби ще се разпадне при удар с водата. Не отне много време да се установи, че сферичната обвивка е ненужна и че голият цилиндър ще отскочи също толкова ефективно.
Спин лекар
За разлика от сфера обаче, цилиндрите ще отскачат само ако отскочат прави. Това е втората добра причина за въртенето на бомбата, тъй като въртенето поддържа оста на цилиндъра хоризонтална, така че да удря водата директно. Точно както за въртящата се планета Земя, жироскопичният ефект на въртящия се цилиндър стабилизира оста на въртене.
Уолис намери още едно ключово предимство на гръбнак. Бомбата не може просто да се блъсне в стената на язовира при 240 мили / ч, тъй като ще детонира преждевременно и няма да причини значителни щети. Така той се увери, че бомбата е кацнала точно на язовира - но тъй като все още се въртеше, тя леко се извиваше към стената на язовира. По време на достигането на необходимата дълбочина тя беше право срещу язовира, където щеше да причини максимални щети.
И накрая, Уолис трябваше да знае колко експлозивно да използва. Той направи малки мащабни тестове на модели и след това разработи как да увеличи мащаба на експлозива, за да се справи с язовир, висок 120 фута, и в идеалния случай щеше да зареди бомбите си с 40 тона експлозив. В случай (само толкова самолет може да превозва) той би могъл да използва само четири тона, така че както и тъмните условия, ниската надморска височина и огъня на противника, точността беше ключова.
(За собствения ни експеримент с подскачащи бомби през 2011 г. установихме, че 50 грама взривно вещество ще събори напълно 4-крачен язовир, така че версията ни от 30 фута ще има нужда от 160 килограма. Използвахме 180 килограма само за да сме сигурни ... и беше напълно разрушена. )
След опити с вода в Дорсет и Кент, действителният набег е извършен в ранните часове на 17 май 1943 г., като 19 бомбардировача от Ланкастър са излетели от RAF Скамптън в Линкълншър. След тричасов полет първият самолет се нареди на язовир Möhne, летящ на 240 mph и на тази опасно малка височина от 60 фута.
Бомбата беше пусната на около половин миля пред язовира, отскочи пет-шест пъти и потъна точно до стената. На необходимата дълбочина от 30 фута налягането на водата предизвика експлозията в непосредствена близост до стената на язовира. Общо пет самолета трябваше да хвърлят бомбите си, преди да бъде нарушен първият язовир.
Набегът беше опасен, много животи бяха изгубени и ефектът му върху хода на войната все още се обсъжда. Едно нещо, за което със сигурност можем да се съгласим обаче, 75 години по-късно, е, че Уолис с право се помни като гениален инженер.
Тази статия първоначално е публикувана в The Conversation.
Хю Хънт, читател по инженерна динамика и вибрации, Университета в Кеймбридж
