כרית אוויר ענקית תגן על הרכבת התחתית של ניו יורק מהצפות
בחשוון תשע"ג (אוקטובר 2012), כשהוריקן סנדי פגע בניו יורק, 7 מנהרות רכבת תחתית ו-2 מנהרות רכבת פרברית הוצפו במים. חלקן הוצפו מהפסים ועד התקרה. הנזקים היו בשווי של מיליארדי דולרים, ומערכת התחבורה של העיר שותקה לתקופה ארוכה. אבל במעבדה באוניברסיטת וירג'יניה המערבית, מהנדסים עבדו באותו זמן על פתרון שאולי היה יכול למנוע את האסון.
משרד המחלקה לביטחון המולדת של ארה"ב החל עוד ב-2007 בפיתוח טכנולוגיה חדשנית במסגרת פרויקט פקק המנהרה העמיד. במטרה להגן על מנהרות הרכבת התחתית מפני התקפות טרור, במיוחד מפני גז ושריפות. המהנדסים הבינו מהר שהטכנולוגיה יכולה לשמש גם למטרה אחרת, דחופה לא פחות: הגנה מפני הצפות.
הפרויקט התנהל בשיתוף פעולה בין המעבדה הלאומית של צפון מערב האוקיינוס השקט, אוניברסיטת וירג'יניה המערבית, וחברת ILC Dover מדלאוור. איי.אל.סי. דובר היא חברה ייחודית , היא מייצרת חליפות חלל עבור נאס"א, ומומחיותה בחומרים רכים לתעופה וחלל הפכה אותה לשותפה אידיאלית לפרויקט. דייב קדוגן, מנהל פיתוח המוצר בחברה ועובד ותיק של 31 שנה, הסביר: "זה לא רק תעופה וחלל שאנחנו עובדים עליו, זו באמת המומחיות שלנו במבנים מתנפחים שהביאה את המשרד לביטחון המולדת אלינו… ואין יותר מדי אנשים בעולם שיכולים לעשות את זה".
כמה חודשים לפני שסנדי פגע בניו יורק, המהנדסים ביצעו מבחן מכריע במנהרת ניסוי במורגנטאון, וירג'יניה המערבית. הם ניפחו אב-טיפוס של הפקק בקוטר של כ-5 מטר ומילאו את המנהרה במים. התוצאה הייתה מרשימה , הפקק עצר את המים בהצלחה, ורק כמה טיפות היו נראות בקצוות. הפקק עבר בדיקות קפדניות ועמד בלחצי מים גבוהים למשך 21 ימים שלמים.
אבל כשסנדי הגיעה, הטכנולוגיה עדיין לא הייתה מוכנה לשימוש מעשי. גרג הולטר מהמעבדה הלאומית של צפון מערב האוקיינוס השקט אמר בתסכול: "אם היו לנו את הדברים האלה מותקנים במקומות הנכונים בניו יורק, הם היו יכולים לעשות הבדל אדיר. הבעיה היא שאין לנו מלאי של דברים שאפשר להציב במקום. זה לא שיש לנו חבילה של אלה יושבת במחסן. זה קצת מתסכל באמת שלא היינו בשלב טוב יותר בדבר הזה".
הטכנולוגיה מאחורי הפקק המתנפח
הפקק המתנפח הוא מבנה מרשים בממדיו: אורכו כ-10 מטרים וקוטרו כ-5 מטרים. במצב רגיל המכשיר נשאר מוסתר בסמוך לכניסה למנהרה, מאוכסן במיכל מיוחד שמחובר לקירות המנהרות. כשהוא מופעל, כרית האוויר המרופדת מתחילה להתרחב ולהתנפח במהירות. תוך 3 דקות בלבד היא הופכת לבלון ענק שחוסם את המנהרה באופן מוחלט.
המבנה של הפקק מורכב משלוש שכבות מתוחכמות. השכבה הפנימית עשויה מפוליאוריתן ומהווה את שכבת האוויר העיקרית. מעליה שתי שכבות חיצוניות עשויות מחומר בשם וקטרן , סיב פולימרי בעל גביש נוזלי שמשמש גם במוצרי תעופה וחלל. השכבה החיצונית עשויה מרצועות עבות של וקטרן ארוג, והיא מספקת הגנה בליסטית, כלומר יכולת לעמוד בפני לחצים קיצוניים ופגיעות פיזיות.
הפקק מעוצב להיות מעט גדול יותר מהמנהרה עצמה, מה שמאפשר לו לעקוף חוסר התאמות ולהתאים את עצמו למרחב הקיים. כשהוא מתנפח, הוא יוצר איטום הדוק ומסוגל להחזיק מי הצפה בלחץ גבוה. העיצוב מאפשר לפקק לסתום את מנהרות הרכבת התחתית. לאחר ההתנפחות, לחץ האוויר בתוך הפקק יוצר חיכוך שמחזיק את הפקק במקומו בתוך המנהרה. ככל שהלחץ החיצוני גדול יותר , מלחץ המים , כך האחיזה חזקה יותר.
גרג הולטר הסביר את ההבדל בין הפקק לבלון רגיל: "כשאתה מסתכל על הדברים האלה, אתה מקבל את הרעיון של בלון של ילד. אבל הם בכלל לא מתמתחים. הם עשויים במיוחד כדי להתאים למנהרה בממד ספציפי. הם תפורים לפי מידה. היכולת שלהם להתרחב או להתכווץ היא פחות מאחוז אחד". הפקק יכול להתמלא ב־35,000 גלון של מים או אוויר , כמות המים בבריכת חצר טיפוסית. היכולת להשתמש במים מקומיים להתנפחות היא יתרון משמעותי במצבי חירום כאשר משאבים מוגבלים.
המהנדסים התמודדו עם אתגרים טכניים משמעותיים בפיתוח הפקק. אחד האתגרים המרכזיים היה אופן ההתקנה והאחסון של הפקק. המפתחים גילו שבשל משקל הבד, לא ניתן פשוט לגלגל את הפקק ולהניחו על רצפת המנהרה , במצב כזה הוא לא היה מגיע לתקרה בעת ההתנפחות. לכן פותח פתרון של התקנה על קירות המנהרה.
מגבלות הפקק והדרך ליישום מסחרי
למרות ההצלחה הטכנולוגית המרשימה, לפקק יש מגבלות משמעותיות. הבעיה המרכזית היא פסי הרכבת התחתית בתוך המנהרה. המסילות בולטות כלפי מעלה ויוצרות פערים שפקק האוויר מתקשה לאטום באופן מוחלט. ללא משטח חלק מתחת, מים עדיין יכולים לחלחל דרך החסם. מפתחי הפקקים הבהירו שהפקקים, כשממוקמים בשני קצוות של חלק מהמנהרות מתחת ל'איסט ריבר' של ניו יורק, יכלו למנוע הצפות , אבל לא היו מונעים חדירת מים לתחנות רכבת תחתיות תת-קרקעיות נקבוביות ותשתיות אחרות.
גרג הולטר הזהיר: "הפקקים לבדם אינם מספיקים כדי לעצור את כל מי ההצפה מלהיכנס למערכות הרכבת התחתית , יש לחשוב על פירי אוורור ותחנות שמוצפות ממים ברחובות , אבל בכל זאת, זה יכול לעשות הבדל גדול". מהנדסים שבחנו את הטכנולוגיה הציעו פתרונות אפשריים, כמו יציקת משטחי בטון או שימוש בחומרי איטום נוספים כדי להתמודד עם בעיית המסילות.
אתגר נוסף הוא העלות והזמן. אב-הטיפוס עלה כ-400,000 דולר, והעלויות עשויות לרדת אם הפקקים יוצרו בכמויות. זה זול יותר מהאלטרנטיבה המובילה, שערי הצפה , אבל עדיין סכום משמעותי עבור מערכות תחבורה ציבורית מצומצמות בתקציב. מנהלי הפרויקט הדגישו שרק פקק אחד מהדור הנוכחי יוצר, והם העריכו שנדרשות עוד שנתיים עד שהמוצר יהיה מוכן לשיווק.
ג'ון פורצ'ן, מנהל הפרויקט במשרד לביטחון המולדת, הדגיש: "זה אב-טיפוס ניסיוני. זה משהו שנמצא כנראה שנתיים או משהו כזה מיישומים בעולם האמיתי. זה יהיה כמו לשאול את אפל, 'למה אני לא יכול לקבל אייפון 6 עכשיו?' כי זה איפשהו במעבדה עכשיו. זה לא מוכן ללכת". בתחילה גורמי ביטחון תחבורתי היו סקפטיים לגבי כך שמכשיר מבד יוכל לעצור מי שיטפון, אך הספקנות הזו הולכת ודועכת.
בריאן ג'נקינס, מומחה לטרור ומנהל המרכז הלאומי לביטחון תחבורה במכון מינטה (MINETA), העלה שאלה קשה: האם המשרד לביטחון המולדת היה צריך לזרז את פיתוח הפקק? הוא הסביר: "יש הרבה פתרונות שהופכים ברורים בעקבות אסון כלשהו. במידה מסוימת, ביטחון הוא כמעט תמיד תגובתי, כי קשה להצדיק את העלויות של פריסת טכנולוגיה לדברים שלא התרחשו. וברגע שהם כן מתרחשים, כמעט בלתי אפשרי להתנגד להוצאת הכסף על הטכנולוגיה כדי למנוע הישנות".
מפתחים אמרו שהאסון של סנדי יגביר ככל הנראה את העניין בפרויקט המנהרות העמידות. גרג הולטר אמר: "למרות שאנחנו לא רוצים לרכוב על גב אסון, זו בהחלט התקווה שלנו שאנשים יסתכלו על הטכנולוגיה הזו. זו אולי הסופה הגרועה ביותר שנרשמה ב-100 השנים האחרונות, אבל אין שום סיבה שלא יהיה לנו עוד סופה שתגרום לנזק רב כמו זה". דייב קדוגן האמין שהטכנולוגיה מוכנה ליישום מיידי: "הייתי אומר שהטכנולוגיה מוכנה ליישום עכשיו. מה שאנחנו עושים עכשיו זה בעצם בדיקות אמון, פריסות מרובות, רק לוודא".
הטכנולוגיה כבר מצאה קונה אחד, אך הגורמים הרשמיים סירבו לזהות את הלקוח או לדון במחירים. מחלקת ההגנה הסביבתית של ניו יורק השקיעה בשנים האחרונות מיליארדי דולרים בפתרונות הגנה מפני הצפות, כולל שערים גמישים, מדרכה נקבובית, ופרויקטי עמידות חופית. ביום יבש ממוצע, 13 מיליון גלון של מים נשאבים מתוך מערכת הרכבת התחתית הענפה של העיר. רק הזמן יגיד אם הפקק המתנפח יהפוך לחלק מהפתרון.
תגובות (0)
אין עדיין תגובות. היו הראשונים להגיב!