バーンズウォリスirは、第二次世界大戦中に非常に特殊な爆弾を設計した天才エンジニアでした。 アイデアは、水を横切って跳ね返り、ルール渓谷に沿ったドイツのダムを破壊し、大規模な洪水を引き起こし、水と水力発電の供給に損害を与えるというものでした。
1955年の映画「ダムバスターズ 」 のおかげもあり、1943年5月16日と17日に行われたシャスティス作戦の裏話は、おなじみの戦時物語になりました。 しかし、ウォリスの実際の作業計算は失われました（おそらく、1960年代の洪水で）。 では、バウンド爆弾の背後にある複雑な科学について何を知っていますか？
ドイツ人は彼らのダムが敵の潜在的な標的であると考え、彼らを保護するために魚雷網を構造物の前に置いたことを知っています。 そして、ダムを破壊するために、ウォリスはそれをたくさんの小さな爆弾でこすりはうまくいかないことに気づきました。 一握りの砂を窓に投げるのと、それから岩で同じことをするのとの違いでしょう。
ウォリスは、深刻な損害を与えるためには、水深約30フィートでダムの壁に向かって4トンの爆弾を1発爆発させる必要があると考えました。 当時、高空爆撃の精度は、そのような爆弾を標的に届けるには不十分でした。 スキミングストーンのようにダムに向かって水を跳ね返すというアイデアがインスピレーションを受けました。
初期の実験では、いくつかのことが明らかになりました。 最初に、爆弾が跳ね返るには、バックスピンで回転していなければなりませんでした。 テニスのように繊細なバックスピンドロップショットのように、ボールがネット上でホバリングします。
ウォリスは、バックスピンのある爆弾が、重力の下方への引っ張りに対抗するマグヌス効果として知られているものによって浮上し、それが水面を穏やかに打つことを保証することを考え出しました。 爆弾があまりにも激しく水に当たった場合、それは時期尚早に爆発し、上の航空機に損傷を与えますが、ダムには損傷を与えません。
したがって、スピンは、爆弾を管理可能な高さから配送できることを意味していました。 60フィートでの飛行はすでに危険なほど低いものでしたが、バックスピンがなければ、ランカスター爆撃機はさらに低くより速く飛行する必要がありました。
ウォリスの初期の実験では、彼はビー玉とゴルフボールを使って作業しましたが、彼の爆弾が球形であることは明らかでした。 しかし、円筒形の爆弾を製造する方が簡単だったため、丸い木製のケーシングを円筒に縛り付けて丸くした。
ただし、フルサイズに拡大すると、球形爆弾のケーシングは水との衝突で壊れます。 球形のケーシングが不要であり、むき出しのシリンダーが同様に効果的にバウンドすることを確認するのに時間がかかりませんでした。
スピンドクター
ただし、球体とは異なり、円柱はまっすぐに跳ね返った場合にのみ跳ね返ります。 これは爆弾を回転させる2番目の良い理由です。なぜなら、スピンはシリンダーの軸を水平に保ち、水に直撃するからです。 回転する地球と同じように、回転するシリンダーのジャイロ効果により、回転軸が安定します。
Wallisは、バックスピンのもう1つの重要な利点を発見しました。 爆弾は、時速240マイルでダムの壁にぶつかることができませんでした。これは、時期尚早に爆発し、重大な損傷を与えないためです。 そこで彼は、爆弾がダムのすぐ手前に着陸したことを確認しましたが、まだ回転しているため、ダムの壁に向かって緩やかに湾曲しました。 必要な深さに達するまでに、ダムに対して最大になり、最大の被害をもたらしました。
最後に、ウォリスは爆発物の使用量を知る必要がありました。 彼はモデルで小規模なテストを行い、高さ120フィートのダムに対処するために爆発物の量を増やす方法を考え出し、理想的には40トンの爆薬を爆弾に装填しました。 イベントでは（1機しか運ぶことができないので）彼は4トンしか使用できなかったため、暗い条件、低空、敵の射撃など、精度が重要でした。
（2011年の私たち自身のバウンド爆弾実験では、50グラムの爆薬で4フィートのダムが完全に破壊されることがわかったため、30フィートバージョンでは160キログラムが必要になりました。確認のために180キログラムを使用しました。 ）
ドーセットとケントでの水に関する試験の後、実際の襲撃は1943年5月17日の早い時間に行われ、19人のランカスター爆撃機がリンカーンシャーのRAFスカンプトンから飛び出しました。 3時間の飛行の後、最初の飛行機はモーネダムに並び、240 mphで、60フィートという危険な低高度で飛行しました。
爆弾はダムの約0.5マイル前で放たれ、5、6回跳ね返り、壁の少し手前で沈みました。 必要な深さ30フィートで、水の圧力がダムの壁のすぐ近くで爆発を引き起こしました。 全部で、最初のダムが破られる前に、5機の飛行機が爆弾を落とさなければなりませんでした。
この襲撃は危険であり、多くの命が失われ、戦争の過程に対するその影響はまだ議論されています。 しかし、75年後、私たちが確かに同意できることの1つは、ウォリスが天才エンジニアとして正しく記憶されていることです。
この記事はもともとThe Conversationで公開されました。
Hugh Hunt、ケンブリッジ大学工学ダイナミクスおよび振動のリーダー
