איך מהנדס בריטי עשה פצצה שעלולה להקפיץ על מים

סר בארנס וואליס היה מהנדס גאון שתכנן פצצה מיוחדת מאוד במהלך מלחמת העולם השנייה. הרעיון היה שהוא יתנפץ על פני מים ויהרוס סכרים גרמניים לאורך עמק הרוהר ויגרום להצפות מאסיביות ולפגיעה באספקת מים ואלקטרוני חשמל.

בחלקו הודות לסרט "סכר בוסטרס" משנת 1955, הסיפור שמאחורי מבצע צ'סטיס, שהתרחש ב -16 וב -17 במאי בשנת 1943, הפך לסיפור זמן מלחמה מוכר. אולם חישובי העבודה בפועל של ווליס אבדו (יתכן, אולי, בשיטפון בשנות השישים). אז מה אנו יודעים על המדע המורכב מאחורי הפצצות המקפצות?

אנו יודעים שהגרמנים חשבו בסכריהם כיעד פוטנציאלי לאויביהם, והניחו רשת טורפדו מול המבנים כדי להגן עליהם. וכדי לפרוץ סכר, וואליס הבין שפלפל אותו עם הרבה פצצות קטנות לא יעבוד. זה יהיה ההבדל בין זריקת חופן חול על חלון, ואז לעשות את אותו הדבר עם סלע.

וואליס הבין שכדי לגרום לנזק קשה, יש לפוצץ פצצה אחת ארבעה טון ממש עד קיר הסכר בעומק של כ -30 מטרים מתחת למים. בימים ההם, דיוק ההפצצה בגובה לא היה מספיק טוב בכדי לספק מפץ פצצה כזה במטרה. הרעיון להקפיץ אותו על פני המים לעבר הסכר כמו אבן רפרוף נוצר בהשראתו.

בניסויים מוקדמים התבהרו כמה דברים. ראשית, כדי שהפצצה תקפיץ היא הייתה צריכה להסתובב - עם סיבוב אחורי. ממש ככה טיפת גב עדינה בטניס, שגורמת לכדור לרחף מעל לרשת.

וואליס גילה כי פצצה בעלת סיבוב אחורי תוגמר על ידי מה שמכונה אפקט מגנוס שנוגד את משיכת הכובד כלפי מטה ומבטיח שהוא יכה בעדינות על פני המים. אם הפצצה פגעה במים קשה מדי, היא הייתה מתפוצצת בטרם עת, וגורמת נזק לכלי הטיס שמעל, אך לא נגרם נזק לסכר.

ספין פירושו אפוא שניתן היה למסור את הפצצות מגובה שניתן לנהל. טיסה בגובה 60 מטר הייתה כבר נמוכה בצורה מסוכנת, אך ללא סיבוב אחורי, מפציצי לנקסטר היו צריכים לטוס עוד יותר נמוך ומהיר יותר.

בניסויים המוקדמים ביותר של וואליס הוא עבד עם גולות וכדורי גולף והיה ברור שהפצצה שלו תהיה כדורית. אך מכיוון שהיה קל יותר לייצר פצצות גליליות, מעטה עץ כדורי נחבר אל הצילינדרים כדי להפוך אותם לעיגולים.

עם זאת, כאשר הוגדלו לגודל מלא, מארז הפצצות הכדוריות יתפרק בגלל ההשפעה עם המים. לא לקח זמן רב לקבוע כי מעטפת הכדוריות הייתה מיותרת ושהצילינדר החשוף יעבור באותה יעילות באותה מידה.

ספין רופא

בניגוד לתחום עם זאת, צילינדרים יתנפצו רק אם הם מקפצים ישר. זו הסיבה השנייה השנייה לסיבוב הפצצה, מכיוון שסחרור שומר על ציר הגליל אופקי כך שהוא פוגע במים בריבוע. ממש כמו לכוכב הלכת המסתובב כדור הארץ, ההשפעה הגירוסקופית של הצילינדר המסתובב מייצבת את ציר הסיבוב.

וואליס מצא עוד יתרון מרכזי של backspin. הפצצה לא הצליחה פשוט להתנפץ בקיר הסכר במהירות של 240 קמ"ש, מכיוון שהיא תנפץ בטרם עת ולא תגרום נזק משמעותי. אז הוא דאג שהפצצה נחתה ממש סמוך לסכר - אך מכיוון שהיא עדיין מסתובבת, היא התעקלה בעדינות לעבר קיר הסכר. כשהגיע לעומק הנדרש היה זה ממש מול הסכר ושם הוא יגרום נזק מרבי.

לבסוף, וואליס היה צריך לדעת כמה חומר נפץ להשתמש. הוא ביצע בדיקות בקנה מידה קטן על דגמים ואז גילה כיצד להגדיל את כמות הנפץ כדי להתמודד עם סכר שגובהו מטר וחצי, ובאופן אידיאלי היה מעמיס על הפצצות שלו 40 טונות נפץ. במקרה (יש רק כל כך הרבה מטוס אחד שיכול לשאת) הוא יכול היה להשתמש רק בארבע טונות, וכך גם התנאים החשוכים, הגובה הנמוך ואש האויב, הדיוק היה המפתח.

(לניסוי הפצצה המקפיץ שלנו משנת 2011, גילינו ש- 50 גרם חומר נפץ יהרסו סכר של מטר וחצי לחלוטין, כך שגרסת ה- 30 רגל שלנו תצטרך 160 ק"ג. השתמשנו ב 180 ק"ג רק כדי להיות בטוחים ... והיא הושחתה לחלוטין. )

בעקבות ניסויים על מים בדורסט וקנט, הפשיטה בפועל התרחשה בשעות המוקדמות של 17 במאי 1943, כאשר 19 מפציצי לנקסטר טסו מ RAF סקמפטון בלינקולנשייר. לאחר טיסה של שלוש שעות, המטוס הראשון עמד בשורה על סכר מוהן, טס במהירות של 240 קמ"ש ובאותה גובה נמוך מסוכנת של 60 רגל.

הפצצה שוחררה כחצי קילומטר לפני הסכר, הוקפצה חמש או שש פעמים ושקעה מעט מחוץ לחומה. בעומק הנדרש של 30 מטר לחץ המים הפעיל את הפיצוץ ממש ליד קיר הסכר. בסך הכל נאלצו חמישה מטוסים להפיל את הפצצות שלהם לפני שנפרץ הסכר הראשון.

הפשיטה הייתה מסוכנת, חיים רבים אבדו, והשפעתה על מהלך המלחמה עדיין מתלבטת. עם זאת, דבר אחד שאנחנו בהחלט יכולים להסכים עליו, 75 שנה לאחר מכן, הוא שלוואליס זכור בצדק כמהנדס גאוני.

יו האנט, קורא בדינמיקה והנדסה הנדסית, אוניברסיטת קיימברידג '