เข็มขัดจรวดเบลล์

นักธรณีวิทยาดาราศาสตร์ จีน ชูเมกเกอร์ กำลังสวมเข็มขัดจรวดเบลล์ในขณะที่กำลังทำการฝึกอบรมเหล่าบรรดานักบินอวกาศ

เข็มขัดจรวดเบลล์ คืออุปกรณ์การขับเคลื่อนจรวด (Spacecraft propulsion|rocket propulsion) พลังงานต่ำที่ช่วยให้บุคคลสามารถที่จะเดินทางหรือกระโดดข้ามสิ่งกีดขวางในระยะทางขนาดเล็กได้อย่างปลอดภัย มันได้ถูกจัดไว้ให้เป็นชนิดหนึ่งของยานบินจรวดส่วนบุคคล (rocket pack)

ภาพรวม

ในช่วงต้นทศวรรษที่ 1960, บริษัทเบลล์ แอโรซิสเต็มส์ (Bell Aerosystems) ได้สร้างยานบินจรวดส่วนบุคคลที่เรียกว่า "เข็มขัดจรวดเบลล์" หรือ "มนุษย์จรวด" สำหรับใช้งานในกองทัพสหรัฐ (US Army) โดยใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นเชื้อเพลิง แนวคิดนี้ได้รับการฟื้นฟูขึ้นมาในปี 1990 และในทุกวันนี้ ยานบินจรวดส่วนบุคคลเหล่านี้สามารถที่จะถูกทำให้มีประสิทธิภาพเพิ่มมากขึ้น, สามารถควบคุมจัดการกำลังแรงผลักดันของตัวอุปกรณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ การขับเคลื่อนเข็มขัดจรวดนี้จะทำงานร่วมกับไอน้ำร้อนยวดยิ่ง ถังบรรจุก๊าซ (gas cylinder) รูปทรงกระบอกถังหนึ่งจะบรรจุด้วยก๊าซไนโตรเจนไว้ และอีกสองถังรูปทรงกระบอกที่เหลือ จะบรรจุเชื้อเพลิงขับดันที่มีสภาพเป็นของเหลว คือ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่มีความเข้มข้นสูง ก๊าซไนโตรเจนในถังที่ถูกเก็บไว้จะถูกปลดปล่อยออกมาขับดันเชื้อเพลิงที่มีสภาพเป็นของเหลว คือ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่อยู่ในอีกคนละถัง ให้ออกมาละเลงปกคลุมลงบนตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst) ที่ทำจากวัสดุชนิดหนึ่ง (มักจะเป็น โลหะจำพวก แพลตตินั่ม หรือ เงิน) ซึ่งจะทำปฏิกิริยาทางเคมีกันอย่างรุนแรงทันทีทันใดจนเกิดการแยกย่อยสลายของเหลวที่เป็นเชื้อเพลิงขับดันคือ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์นี้ ให้กลายผลลัพธ์ออกมาเป็นก๊าซไอเสียที่มีแรงดันสูง ที่ประกอบด้วยส่วนผสมของไอน้ำร้อนยวดยิ่ง (superheated steam) และแก๊สออกซิเจน ที่มีอุณหภูมิประมาณ 740 องศาเซลเซียส ของไหลที่เป็นก๊าซไอเสียนี้จะถูกบังคับให้ไหลเป็นลำไอแรงขับดันสูงพุ่งตัวเข้าไปสู่ท่อโลหะที่ถูกหุ้มเอาไว้ด้วยฉนวนกันความร้อนรูปทรงโค้งที่มีอยู่สองท่อ ให้ไหลพุ่งทะลวงออกไปสู่ยังปลายของท่อที่มีหัวฉีดไอเสียติดตั้งอยู่สองหัวฉีดอย่างรวดเร็ว และจะระเบิดตัวแพร่กระจายออกสู่บรรยากาศภายนอกเป็นก๊าซไอเสียแรงดันสูงที่จะแผดเสียงคำรามดังกึกก้องแสบแก้วหูราวกับเสียงของ "ลมกรด" อันเป็นแหล่งกำลังสำคัญในการขับดันเพื่อการนี้

การออกแบบ

เข็มขัดจรวดสามารถยกสัมภาระหรือน้ำหนัก เช่น น้ำหนักของมนุษย์จำนวน 1 คน ให้สามารถลอยตัวข้ามสิ่งกีดขวางได้เป็นระยะความสูงถึง 9 เมตร และด้วยถึงความเร็วประมาณ 11 ถึง 16 กิโลเมตร ต่อ ชั่วโมง

หลักการทำงาน

ทะเบียนสิทธิบัตรแห่งประเทศสหรัฐอเมริกา หมายเลข 3243144 1966 ประเภท ยานบินจรวดส่วนบุคคล ที่มีชื่อเรียกว่า "เข็มขัดจรวดเบลล์" (USA patent No 3243144, 1966 rocket pack "Bell Rocket Belt")

ยานบินจรวดส่วนบุคคลในจำนวนทั้งหมดที่มีอยู่นั้น จะมีพื้นฐานอยู่บนการสร้างสรรค์ประดิษฐ์คิดค้น ที่มีส่วนเกี่ยวข้องอยู่กับยานบินส่วนบุคคลที่มีชื่อเรียกว่า "เข็มขัดจรวดเบลล์" ที่ได้รับการพัฒนาขึ้นตั้งแต่ปี 1960-1969 โดยวิศวกรนักประดิษฐ์ที่ชื่อ เวนเดล มัวร์ (Wendell Moore)

ยานบินส่วนบุคคลแบบมัวร์ จะมีสองส่วนประกอบที่สำคัญ ตามที่แสดงในรูป ดังนี้:

• แถบสายคาดเอวรัดลำตัวที่ทำด้วยส่วนผสมที่เป็นพลาสติก-แก้วแข็ง (Rigid glass-plastic corset) (หมายเลข 8), สายรัดทำด้วยหนังรัดติดอยู่กับตัวของนักบิน (strapped to the pilot) (หมายเลข 10) ตรงบริเวณแถบสายคาดเอวรัดลำตัวนั้นจะมีโครงที่ทำด้วยท่อโลหะอยู่ที่ตรงตำแหน่งด้านหลัง, ที่จะเอาไว้สำหรับการติดตั้งถังบรรจุก๊าซเอาไว้อยู่สามถังด้วยกัน ในสองถังแรก จะบรรจุเอาไว้ด้วยของเหลวที่เป็นไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (หมายเลข 6) และในอีกถังหนึ่งจะบรรจุก๊าซไนโตรเจนความดันสูงที่ได้ถูกบีบอัดตัวเอาไว้ (หมายเลข 7) เมื่อในขณะที่นักบินกำลังยืนอยู่บนสนามภาคพื้นดิน, แถบสายคาดเอวที่รัดลำตัวเอาไว้อยู่ จะกระจายน้ำหนักทั้งหมดของอุปกรณ์เครื่องหลังจรวดนี้ไปสู่ที่บริเวณตำแหน่งด้านหลังของนักบินผู้ที่กำลังสวมใส่อุปกรณ์นี้อยู่
• เครื่องยนต์จรวดสามารถที่จะถูกเคลื่อนย้ายเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของมันไปมาได้เหมือนกับการทรงตัวของลูกข่าง หรือ การทรงตัวของคนขี่จักรยานได้โดยอาศัยข้อต่อแบบเบ้า (ball and socket joint) (หมายเลข 9) ในส่วนด้านบนของแถบสายรัดลำตัว

หลักการทำงานของเครื่องยนต์จรวด (Operating principle of rocket engine)

Specifications

Diagram of the Bell Rocket Belt.

ลักษณะทั่วไป

• ลูกเรือ: 1
• ความยาว: 3 ft (0.91 m)
• น้ำหนักรวม: 125 lb (57 kg) (less crew)

สมรรถนะ

• ความเร็วสูงสุด: 52 kn (60 mph, 97 km/h)860 feet
• Endurance: 20 - 30 seconds

ดูเพิ่ม

• Bell Pogo - a two-man flying platform based on the Bell Rocket Belt
• Jet pack - includes the Bell Jet Flying Belt, the RB2000 Rocket Belt, the Moore Jet vest, and the Thiokol Jump Belt
• Pretty Bird
• The Rocketeer

แหล่งข้อมูลอื่น

• TAM Rocket Belt - The website of the company that makes the Rocket Belt.
• The Rocketman - The website of the company performing Rocketbelt flights today.
• video of one of Harold Graham's flights (Windows Media Player).

อ้างอิง

• ตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst) ที่ทำจากวัสดุสมัยใหม่ล่าสุด ทำจากวัสดุจำพวกเซรามิค (catalyst ceramic) ที่มีชื่อทางการค้าว่า HPE-F103GP700 ซึ่งใช้ในการ "เร่ง" การทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงในการขับเคลื่อน "เข็มขัดจรวด" *https://www.youtube.com/watch?v=Jkw0jOS68as