https://frosthead.com

Comment un ingénieur britannique a fabriqué une bombe capable de rebondir sur l'eau

Sir Barnes Wallis était un ingénieur de génie qui avait conçu une bombe très spéciale pendant la Seconde Guerre mondiale. L'idée était qu'elle rebondirait sur l'eau et détruirait les barrages allemands situés le long de la vallée de la Ruhr, provoquant des inondations massives et endommageant les réserves d'eau et d'hydroélectricité.

En partie grâce au film The Dam Busters de 1955, l’histoire de l’opération Chastise, qui s’est déroulée les 16 et 17 mai 1943, est devenue un conte de guerre bien connu. Mais les calculs de travail de Wallis ont été perdus (à juste titre peut-être, lors d'une inondation dans les années 1960). Alors, que savons-nous de la science complexe derrière les bombes rebondissantes?

Nous savons que les Allemands considéraient leurs barrages comme une cible potentielle pour leurs ennemis et ont placé des filets anti-torpilles devant les structures pour les protéger. Et pour casser un barrage, Wallis s'est rendu compte qu'il ne fonctionnerait pas avec beaucoup de petites bombes. Ce serait la différence entre jeter une poignée de sable sur une fenêtre et faire de même avec un rocher.

Wallis pensa que pour faire de gros dégâts, il fallait faire exploser une seule bombe de quatre tonnes contre le mur du barrage, à une profondeur d'environ 30 pieds sous l'eau. À cette époque, la précision des bombardements à haute altitude n'était pas suffisante pour permettre à une telle cible d'atteindre sa cible. L'idée de la faire rebondir sur l'eau vers le barrage comme une pierre d'écumage a été inspirée.

Dans les premières expériences, certaines choses sont devenues claires. Premièrement, pour que la bombe rebondisse, elle devait tourner - avec une rotation arrière. Juste comme ça, un tirs au but délicat en backspin au tennis fait que la balle flotte juste au-dessus du filet.

Wallis a calculé qu'une bombe à lard en arrière serait lévitisée par ce que l'on appelle l'effet Magnus contrant la force de gravité vers le bas et en s'assurant qu'elle frappe doucement la surface de l'eau. Si la bombe heurtait trop fort l'eau, elle exploserait prématurément, causant des dommages à l'avion précédent, mais pas au barrage.

La rotation signifie donc que les bombes peuvent être livrées à une hauteur raisonnable. Voler à 20 mètres était déjà dangereusement bas, mais sans retour en arrière, les bombardiers de Lancaster auraient dû voler encore plus bas et plus rapidement.

Dans les premières expériences de Wallis, il travaillait avec des billes et des balles de golf et il était évident que sa bombe serait sphérique. Mais comme il était plus facile de fabriquer des bombes cylindriques, un boîtier en bois sphérique était attaché aux cylindres pour les arrondir.

Cependant, une fois agrandi, le boîtier des bombes sphériques se briserait lors de l'impact avec l'eau. Il n'a pas fallu longtemps pour établir que le boîtier sphérique était inutile et que le cylindre nu rebondirait tout aussi efficacement.

Spin Doctor

Contrairement à une sphère, les cylindres ne rebondiront que s'ils sont droits. C'est la deuxième bonne raison de faire tourner la bombe, car l'essorage maintient l'axe du cylindre à l'horizontale de manière à ce qu'il touche l'eau à la surface. Comme pour la planète Terre en rotation, l’effet gyroscopique du cylindre en rotation stabilise l’axe de rotation.

Wallis a trouvé un autre avantage clé du backspin. La bombe ne pouvait pas simplement écraser le mur du barrage à 240 mi / h, car elle exploserait prématurément et ne causerait pas de dégâts importants. Il s’est donc assuré que la bombe atterrissait un peu avant le barrage - mais comme elle tournait toujours, elle s’est inclinée doucement vers le mur du barrage. Au moment où il atteignait la profondeur requise, il se trouvait tout contre le barrage où il causerait des dommages maximum.

Enfin, Wallis avait besoin de savoir quelle quantité d'explosif utiliser. Il a fait des essais à petite échelle sur des modèles et a ensuite trouvé le moyen d'augmenter la quantité d'explosif pour traiter un barrage de 120 pieds de hauteur et, idéalement, aurait chargé ses bombes de 40 tonnes d'explosif. Dans l’événement (il n’ya qu’un avion à transporter), il ne pouvait utiliser que quatre tonnes. La précision était donc essentielle, en plus de l’obscurité, de la basse altitude et des tirs ennemis.

(Pour notre propre expérience de bombe rebondissante en 2011, nous avons constaté que 50 grammes d'explosif démoliraient complètement un barrage de 4 pieds. Notre version 30 pieds aurait donc besoin de 160 kilogrammes. Nous avons utilisé 180 kilogrammes, juste pour être sûr… et il a été totalement détruit. )

Après des essais sur l'eau dans le Dorset et le Kent, le raid a eu lieu aux premières heures du 17 mai 1943, avec 19 bombardiers de Lancaster quittant la RAF Scampton dans le Lincolnshire. Après un vol de trois heures, le premier avion s’est aligné sur le barrage de Möhne, volant à 240 km / h et à une altitude dangereusement basse de 60 pieds.

La bombe a été larguée à environ 800 mètres du barrage, a rebondi cinq ou six fois et a coulé un peu avant le mur. À la profondeur requise de 30 pieds, la pression de l'eau a déclenché l'explosion juste à côté du mur du barrage. En tout, cinq avions ont dû larguer leurs bombes avant que le premier barrage ne soit percé.

Le raid était dangereux, beaucoup de vies ont été perdues et son effet sur le cours de la guerre est toujours discuté. Une chose sur laquelle nous pouvons sûrement nous mettre d'accord, 75 ans plus tard, c'est que Wallis se souvient à juste titre d'un ingénieur de génie.


Cet article a été publié à l'origine sur The Conversation. La conversation

Hugh Hunt, lecteur en dynamique de l'ingénierie et vibrations, Université de Cambridge

Comment un ingénieur britannique a fabriqué une bombe capable de rebondir sur l'eau