Pykrete - Pykrete

Uma laje de pykrete

Pykrete é feito de 14% de serragem e 86% de água por massa.

Pykrete é uma liga de gelo congelado, originalmente feita de aproximadamente 14% de serragem ou alguma outra forma de polpa de madeira (como papel) e 86% de gelo por peso (6 para 1 por peso). Durante a Segunda Guerra Mundial , Geoffrey Pyke o propôs como material candidato a um porta-aviões gigantesco para a Marinha Real Britânica . Pykrete apresenta propriedades incomuns, incluindo uma taxa de derretimento relativamente lenta devido à sua baixa condutividade térmica , bem como uma resistência e tenacidade amplamente melhoradas em comparação com o gelo comum. Essas propriedades físicas podem tornar o material comparável ao concreto , desde que o material seja mantido congelado.

Pykrete é ligeiramente mais difícil de formar do que concreto, pois se expande durante o processo de congelamento. No entanto, ele pode ser reparado e mantido usando água do mar como matéria-prima. A mistura pode ser moldada em qualquer formato e congelada, e será resistente e durável, desde que mantida na temperatura de congelamento ou abaixo dela. A resistência à deformação ou flacidez gradual é melhorada diminuindo ainda mais a temperatura, para −15 ° C (5 ° F).

História

Durante a segunda guerra mundial

Geoffrey Pyke conseguiu convencer Lord Mountbatten do potencial de sua proposta (na verdade, antes da invenção do pykrete) por volta de 1942, e os testes foram feitos em dois locais em Alberta , Canadá. A ideia de um navio feito de gelo impressionou os Estados Unidos e o Canadá o suficiente para que um navio de 1.000 toneladas e 60 pés (18 m) de comprimento fosse construído em um mês no Lago Patricia, nas Montanhas Rochosas canadenses . No entanto, foi construído usando gelo puro (do lago), antes de o pykrete ser proposto. Demorou um pouco mais do que um verão inteiro para derreter, mas o gelo puro provou ser muito fraco. Pyke aprendeu com um relatório de Herman Mark e seu assistente que o gelo feito de água misturada com fibras de madeira formava uma massa sólida - muito mais forte do que o gelo puro de água. Max Perutz lembrou mais tarde:

Então, um dia, Pyke me entregou um relatório que ele disse achar difícil de entender. Era de Herman Mark, meu ex-professor de físico-química em Viena, que perdera seu posto lá quando os nazistas invadiram a Áustria e encontraram refúgio no Instituto Politécnico de Brooklyn. Como um especialista em plásticos, ele sabia que muitos deles eram frágeis quando puros, mas podiam ser endurecidos incorporando fibras como a celulose neles, assim como o concreto pode ser reforçado com fios de aço. Mark e seu assistente, Walter P. Hohenstein, mexeram um pouco de algodão ou polpa de madeira - a matéria-prima do papel de jornal - na água antes de congelá-la e descobriram que essas adições fortaleceram o gelo dramaticamente.

Depois de ler o relatório, aconselhei meus superiores a descartar nossos experimentos com gelo puro e montar um laboratório para a fabricação e teste de gelo reforçado. A Combined Operations requisitou um grande armazém de carnes cinco andares abaixo do solo sob o Smithfield Market, que fica próximo à Catedral de St. Paul, e encomendou alguns macacões eletricamente aquecidos, do tipo fornecido aos aviadores, para nos manter aquecidos a menos de 0 ° C (32 ° F) temperaturas. Eles designaram alguns jovens comandos para trabalharem como meus técnicos, e convidei Kenneth Pascoe, que na época era estudante de física e mais tarde se tornou professor de engenharia em Cambridge, para vir me ajudar. Construímos um grande túnel de vento para congelar a massa de polpa de madeira úmida e serramos o gelo reforçado em blocos. Nossos testes logo confirmaram os resultados de Mark e Hohenstein. Blocos de gelo contendo apenas quatro por cento de polpa de madeira tinham peso por peso tão forte quanto concreto; em homenagem ao criador do projeto, chamamos esse gelo reforçado de "pykrete". Quando disparamos a bala de um rifle contra um bloco vertical de gelo puro de sessenta centímetros quadrados e trinta centímetros de espessura, o bloco se estilhaçou; em pykrete, a bala fez uma pequena cratera e foi cravada sem causar nenhum dano. Meu estoque subiu, mas ninguém me disse para que era necessário o pykrete, exceto que era para o Projeto Habacuque .

-  Gostaria de ter deixado você com raiva antes , Perutz, Max

Perutz aprenderia mais tarde que o Projeto Habacuque era o plano de construir um enorme porta-aviões, na verdade mais uma ilha flutuante do que um navio no sentido tradicional. Os experimentos de Perutz e seus colaboradores no Smithfield Meat Market, na cidade de Londres, ocorreram em grande sigilo, atrás de uma tela de carcaças de animais. Os testes confirmaram que o pykrete é muito mais forte do que o gelo puro e não se estilhaça, mas também que cede com seu próprio peso em temperaturas superiores a −15 ° C (5 ° F).

A reação de Mountbatten à descoberta foi registrada pelo biógrafo de Pyke, David Lampe:

O que aconteceu a seguir foi explicado vários anos depois da guerra por Lord Mountbatten em um discurso amplamente citado após o jantar. “Fui enviado a Chequers para ver o primeiro-ministro e me disseram que ele estava tomando banho. Eu disse: 'Bom, é exatamente onde eu quero que ele esteja.' Eu subi as escadas e gritei para ele: 'Tenho um bloco de um material novo que gostaria de colocar em seu banho.' Depois disso, ele sugeriu que eu o levasse à Conferência de Quebec. " A demonstração no banho fumegante de Churchill foi muito dramática. Depois que a película externa de gelo do pequeno cubo de pireta derreteu, a polpa de madeira recém-exposta impediu que o resto do bloco descongelasse.

-  Pyke, o gênio desconhecido , Lampe, David

Outra história é que, na Conferência de Quebec em 1943, Mountbatten trouxe um bloco de pykrete para demonstrar seu potencial à comitiva de almirantes e generais que haviam acompanhado Winston Churchill e Franklin D. Roosevelt . Mountbatten entrou na reunião do projeto com dois blocos e os colocou no chão. Um era um bloco de gelo normal e o outro era pykrete. Ele então sacou sua pistola de serviço e atirou no primeiro bloco. Ele se estilhaçou e se estilhaçou. Em seguida, ele atirou no pykrete para dar uma ideia da resistência desse tipo de gelo aos projéteis. A bala ricocheteou no bloco, arranhando a perna da calça do almirante Ernest King e terminando na parede. De acordo com o próprio relato de Perutz, no entanto, o incidente de uma bala ricocheteando acertando um almirante realmente aconteceu muito antes em Londres e a arma foi disparada por alguém no projeto - não Mountbatten.

Apesar desses testes, o Projeto principal Habacuque nunca foi colocado em ação por causa das limitações de fundos e da crença de que a maré da guerra estava começando a virar a favor dos Aliados usando métodos mais convencionais.

De acordo com as memórias do general britânico Ismay :

Muita consideração, muitas das quais altamente técnicas, também foi dada à viabilidade de construir plataformas flutuantes que poderiam ser usadas por caças para apoiar pousos opostos até o momento em que aeródromos em terra estivessem disponíveis, ou atuar como pontos de parada para aeronaves de balsa em longas distâncias. A ideia originalmente concebida por um membro da equipe de Operações Combinadas e veementemente apoiada pela Mountbatten era que essas plataformas flutuantes deveriam ser construídas com icebergs. Eles seriam fornecidos com motores que lhes permitiriam vaporizar em baixa velocidade e com instalações de refrigeração para evitar que derretessem. Eles seriam inafundáveis. A coisa toda parecia completamente fantástica, mas a ideia não foi abandonada sem uma grande investigação. Vários métodos alternativos de construção foram então considerados pelas autoridades navais dos Estados Unidos, mas no final houve um consenso geral de que os porta-aviões e os porta-aviões auxiliares serviriam ao mesmo propósito de forma mais eficaz.

-  As Memórias de Lord Ismay , Ismay, General Lord

Depois da segunda guerra mundial

Construção de uma cúpula de gelo reforçada com pykrete pela Universidade de Tecnologia de Eindhoven

Vista diurna da cúpula de gelo

Desde a Segunda Guerra Mundial, o pykrete permaneceu uma curiosidade científica, inexplorada por pesquisas ou construções de qualquer significado. Novos conceitos para pykrete, no entanto, surgem ocasionalmente entre arquitetos, engenheiros e futuristas , geralmente em relação ao seu potencial para construção offshore gigantesca ou seu aprimoramento pela aplicação de materiais superfortes como compósitos sintéticos ou Kevlar .

Em 1985, o pykrete foi considerado para um cais no porto de Oslo . No entanto, a ideia foi posteriormente arquivada, considerando a falta de confiabilidade do pykrete no ambiente do mundo real. Como o pirete precisa ser preservado no ponto de congelamento ou abaixo dele, e tende a ceder sob seu próprio peso em temperaturas acima de −15 ° C (5 ° F), foi considerada uma alternativa que garantiria a eficácia e a segurança pública.

Em 2011, a Universidade de Tecnologia de Viena construiu com sucesso uma cúpula de gelo pykrete, medindo 10 metros (33 pés) de diâmetro na vila austríaca de Obergurgl . Eles aprimoraram uma técnica japonesa original de pulverizar gelo em um balão usando as propriedades naturais do gelo e sua força. Esta estrutura conseguiu ficar em pé por três meses antes que a luz do sol começasse a derreter o gelo, tornando a estrutura não confiável. O pesquisador Johann Kollegger, da Universidade de Tecnologia de Viena, acha que o novo método alternativo de sua equipe é mais fácil, evitando respingos de gelo sobre os trabalhadores. Para construir sua estrutura independente, Kollegger e seus colegas primeiro cortaram uma placa de gelo de 8 polegadas (200 mm) em 16 segmentos. Para esculpir os segmentos para ter uma curva em forma de cúpula, os pesquisadores confiaram no comportamento de fluência do gelo . Se a pressão for aplicada ao gelo, ele mudará lentamente de forma, sem quebrar. Um dos mecanismos pelos quais as geleiras se movem, chamado de fluência glacial, funciona de maneira semelhante, dizem os pesquisadores.

Em 2014, a Universidade de Tecnologia de Eindhoven trabalhou em um projeto de arquitetura em pykrete em Juuka , Finlândia, que incluía uma cúpula de gelo e uma maquete em escala de pykrete da Sagrada Família . Eles tentaram construir a maior cúpula de gelo do mundo. Por erro humano, o plugue de um compressor que mantinha o balão inflado foi puxado, levando ao esvaziamento do balão. A equipe de estudantes holandeses rapidamente inflou o balão e borrifou novamente a parte da cúpula que havia desabado. Eles continuaram com a construção e, finalmente, abriram a cúpula ao público. No entanto, em questão de dias, o telhado desabou; não havia visitantes no site na época.

Propriedades mecânicas

A durabilidade do pykrete ainda é debatida. Perutz estimou um valor de resistência ao esmagamento de cerca de 1.100 psi (7,6 MPa).

Uma proposta de setembro de 1943 para a fabricação de navios piretas menores incluía a seguinte tabela de características:

Na mídia

Em 2009, o programa do Discovery Channel MythBusters episódio 115 testou as propriedades do pykrete e os mitos por trás dele. Primeiro, os principais apresentadores do programa, Adam Savage e Jamie Hyneman , compararam as propriedades mecânicas do gelo comum, pykrete, e um novo material criado especialmente para o programa, apelidado de "super pykrete", que usava jornais em vez de celulose. Ambas as versões de pykrete realmente provaram ser muito mais fortes do que o pedaço de gelo, suportando centenas de quilos de peso. O super pykrete era muito mais forte do que a versão original.

Os MythBusters então construíram um barco em tamanho real a partir do super pykrete, batizando-o de Yesterday's News , e sujeitando -o às condições do mundo real. O navio MythBusters não continha unidades de refrigeração para manter o pykrete congelado como os planos originais exigiam, e o barco tinha uma construção muito mais fina do que os navios enormes propostos na Segunda Guerra Mundial. Embora o barco conseguisse flutuar e permanecer intacto a velocidades de até 23 milhas por hora (37 km / h), ele rapidamente começou a apresentar vazamentos enquanto o barco derretia lentamente. Após 20 minutos, o barco estava se deteriorando e o experimento foi encerrado. O barco durou mais 10 minutos enquanto era pilotado de volta à costa. Embora o barco funcionasse, observou-se que seria altamente impraticável para a proposta original, que afirmava que um porta-aviões inteiro poderia ser construído de pykrete. A conclusão deles foi "plausível, mas ridícula", pois envolveria a construção de vasos com dezenas de milhares de toneladas do material que afundariam sem serem mantidos resfriados.

Em 2010, o programa da BBC Bang Goes the Theory, episódio 26, testou um barco pykrete de 20 pés (6,1 m) e 5 toneladas feito com cânhamo em vez de polpa de madeira. Todos os quatro apresentadores, Jem Stansfield , Dallas Campbell , Liz Bonnin e Yan Wong , tiveram que ser resgatados do porto de Portsmouth depois que o barco entrou na água através dos suportes do motor. Ele acabou virando depois de derreter muito mais rápido do que o previsto nas águas mais quentes do que o esperado em setembro.

2013, o programa Kopfball da estação de TV alemã WDR fez experiências com Pykrete, mas trocou a celulose por fibras de cânhamo. Uma placa de 5 cm de espessura resistiu até mais de 80 kg sem quebrar, ela apenas começou a se dobrar.

O romance Seveneves de Neal Stephenson descreve o uso fictício de pykrete para construir habitats em órbita baixa da Terra e cascos de naves espaciais.

99% Invisible ' S 3rd volume de mini-histórias podcasts inclui um artigo sobre Projeto Habbakuk ea criação, proposta, e eventual demolição de Pykrete como material de construção útil durante a Segunda Guerra Mundial.

Ciência e Futurismo com Isaac Arthur O episódio do Youtube " Colonizing Ceres " descreve o uso fictício de pykrete para construir um habitat em cúpula em um asteróide a ser minerado.

Veja também

• Fibra de madeira aglomerada com cimento
• Congelamento do solo , uma técnica de construção que usa propriedades semelhantes de solo congelado
• Projeto Habbakuk

Notas de rodapé

Referências

links externos

• Pykrete - navios de gelo nas Montanhas Rochosas
• Porta-aviões WW2 proposto
• Pykrete ... ou, o mito que não morreria ...
• http://pykreteusa.com/