Bell Rocket Belt

Bell Rocket Belt

Cinturón de cohetes, o mochila voladora

El astrogeólogo Gene Shoemaker vistiendo un cinturón de cohete de Bell mientras entrenaban a astronautas

El Cinturón de Cohetes de Bell es un dispositivo de propulsión de cohetes de baja potencia que permite a un individuo viajar o saltar de forma segura a pequeñas distancias. Es un tipo de paquete de cohetes.

Resumen

Bell Aerosystems comenzó el desarrollo de un paquete de cohetes que llamó el «Cinturón de Cohete Bell» o «hombre-cohete» para el Ejército de los Estados Unidos a mediados de la década de 1950.^[1] Se demostró en 1961, pero 5 galones de combustible de peróxido de hidrógeno necesarios durante 21 segundos de tiempo de vuelo no impresionaron al ejército. Después de que la patente estadounidense se aplicara en 1964 y se concediera en 1966, el desarrollo fue cancelado.

Este concepto fue revivido en la década de 1990 y estos paquetes pueden proporcionar un empuje potente y manejable. La propulsión de este cinturón de cohete funciona con vapor de agua sobrecalentado. Un cilindro de gas contiene gas nitrógeno y dos cilindros que contienen peróxido de hidrógeno altamente concentrado. El nitrógeno presiona el peróxido de hidrógeno en un catalizador, que descompone el peróxido de hidrógeno en una mezcla de vapor sobrecalentado y oxígeno con una temperatura de unos 740^o C. Esto es conducido por dos tubos curvados aislados a dos boquillas donde se expulsa, suministrando la propulsión. El piloto puede vectorear el empuje alterando la dirección de las boquillas a través de controles operados a mano. Para protegerse de las quemaduras resultantes el piloto tuvo que usar ropa aislante.

El Cinturón de Cohetes de Bell fue exitoso y popular, pero se limitó en sus usos potenciales al Ejército debido al almacenamiento limitado de combustible. Como resultado, el Ejército centró su atención en el desarrollo de misiles, y el proyecto Rocket Belt fue interrumpido.

One Bell Rocket Belt se exhibe en el Smithsonian Institution’s National Air and Space Museum annex, el Steven F. Udvar-Hazy Center, situado cerca del aeropuerto de Dulles. Otro reside en la Universidad Estatal de Nueva York en el Departamento de Ingeniería Industrial y de Sistemas de Buffalo.^[2] Se ha utilizado en presentaciones en Disneylandia y en las ceremonias de apertura de los Juegos Olímpicos de 1984 y los Juegos Olímpicos de Verano 1996. También se ha visto en películas y en televisión. Este tipo de correa de cohetes se utilizó en la película Thunderball de James Bond de 1965. También hizo una aparición en la serie de televisión Lost in Space, así como en el programa de televisión infantil de acción en vivo Ark II, de 1976, por la mañana de la CBS.

Historia

Wendell F. Moore comenzó a trabajar en un paquete de cohetes ya en 1953 (posiblemente, después de enterarse del trabajo de Thomas Moore) mientras trabajaba como ingeniero en Bell Aerosystems. Los experimentos comenzaron a mediados de la década de 1950. El desarrollo del motor no presentaba dificultades. La aplicación de peróxido de hidrógeno fue bien desarrollada por los misileros. El principal problema era lograr un vuelo estable y constante; para ello, había que desarrollar un sistema de control fiable y conveniente.

En 1959 los EE. El Ejército contrató a Aerojet General para realizar estudios de factibilidad en un Cinturón de Cohete y contrató a Bell Aerosystems para desarrollar un pequeño dispositivo de elevación de cohetes (SRLD). La plataforma experimental, que trabajaba en nitrógeno comprimido, fue preparada. Su bastidor de tubo de acero permitió que un probador se uniera a la plataforma. Dos boquillas con bisagras estaban puestas en el marco. El nitrógeno en 35 ambientes (3,5 MPa) fue suministrado a las boquillas por mangueras flexibles. Un ingeniero-operador en el suelo reguló el suministro de nitrógeno a través de una válvula. Además, el probador regulaba el empuje usando palancas debajo de sus hombros. El probador inclinó las boquillas hacia adelante y hacia atrás, tratando de llegar a la estatura flotando a una altura limitada. Se unió un amarre de seguridad desde abajo, de modo que la plataforma y el probador no podían volar demasiado alto.

Pruebas

Las primeras pruebas mostraron que el cuerpo humano era una plataforma muy inestable. Las pruebas encontraron el mejor arreglo para las boquillas de chorro en relación con el centro de gravedad tanto del piloto como del paquete que permitían el control direccional. Wendell Moore y otros miembros de su grupo participaron en los vuelos de prueba. Estos primeros vuelos fueron saltos afilados, pero demostraron el concepto y persuadieron a los militares para financiar el desarrollo. La compañía Bell recibió un contrato para desarrollar, probar en vuelo y demostrar un SRLD práctico.^{[cita necesaria]}

Se eligió un motor de cohete con empuje de 280 libras de fuerza (1.25 kN o 127 kgf). El envase con su combustible pesó 125 libras (57 kg). El paquete tenía un marco de fibra de vidrio contorneado para adaptarse al cuerpo del operador, asegurado con correas, y cilindros de combustible y nitrógeno estaban unidos al marco. El motor se abrochó usando un conjunto bisagés que era controlado por palancas debajo de los hombros mientras que el empuje se controlaba a través de un conjunto regulador conectado a un mango del acelerador en la palanca derecha del dispositivo. El mango de la palanca izquierda gobernaba la inclinación de las boquillas (jetavadores). Las pruebas del cinturón comenzaron hacia finales de 1960 y se realizaron en un gran hangar con un amarre de seguridad. Wendell Moore completó los primeros 20 despegues atados mientras realizaba mejoras incrementales.^{[cita necesaria]}

El 17 de febrero de 1961, la cinturón viró bruscamente, llegando al final de la amarre de seguridad, que luego se rompió, provocando que Moore cayera aproximadamente 2,5 metros, rompiéndose la rótula y lo dejara incapacitado para nuevos vuelos. El ingeniero Harold Graham asumió el cargo de piloto de pruebas y pruebas se reanudaron el 1 de marzo. Luego realizó 36 pruebas más amarradas que les permitieron lograr un control estable del paquete.^{[cita necesaria]}

El Cinturón de Cohetes de Bell durante un vuelo de demostración en la Base del Ejército Presidio en San Francisco, California.

El 20 de abril de 1961 (la semana después del vuelo de Yuri Gagarin), en un lugar vacío cerca del aeropuerto de las Cataratas del Niágara, se realizó el primer vuelo gratuito de un cinturón de cohetes. Harold Graham alcanzó una altura de aproximadamente 4 pies (1.2 metros), y luego voló hacia adelante suavemente a una velocidad de aproximadamente 10 km/h para una distancia de 108 pies (menos de 35 metros) y luego aterrizó. El vuelo duró 13 segundos.^{[cita necesaria]}

En vuelos posteriores Graham aprendió a controlar el paquete y realizar maniobras más complejas: volar en círculo y descender en un lugar. Voló sobre arroyos y coches, colinas de diez metros, y entre árboles. De abril a mayo de 1961 Graham realizó 28 vuelos adicionales. Wendell Moore trabajó para lograr la fiabilidad de la manada y el piloto confiado de Graham en preparación de la entrega del paquete de cohetes al público. En el curso de las pruebas, se alcanzaron máximos de duración y distancia: duración 21 segundos; rango 120 m; altura de 10 m; velocidad, 55 km/h.^{[cita necesaria]}

Demostraciones

El 8 de junio de 1962, el cinturón fue demostrada públicamente por primera vez ante varios cientos de oficiales en la base militar de Fort Eustis. Luego siguieron otras demostraciones públicas, incluyendo el famoso vuelo en el patio del Pentágono. Ese día Harold Graham voló ante 3000 miembros del departamento militar, que observaron con entusiasmo.

El 11 de octubre de 1961 (según otros datos, 12 de octubre) el paquete fue demostrado personalmente al Presidente John F. Kennedy en el curso de maniobras experimentales en la base militar Fort Bragg. Graham despegó de un LST anfibio, voló sobre una franja de agua, y cayó delante del Presidente.

Harold Graham y un equipo de apoyo viajaron a muchas ciudades de los EE.UU. Visitaron Canadá, México, Argentina, Alemania y Francia, así como otros países. Cada vez que demostraron con éxito el paquete de cohetes en acción ante el público. Sin embargo, el ejército estaba decepcionado. La duración máxima del vuelo del paquete de cohetes fue de 21 segundos, con un alcance de sólo 120 m. Un numeroso contingente de personal de servicio necesitaba acompañar el paquete de cohetes. Durante el vuelo 5 galones estadounidenses (19 litros) de peróxido de hidrógeno se gastaron. En opinión de los militares, el «Cinturón de Cohetes Pueble» era más un juguete espectacular que un medio de transporte eficaz. El ejército gastó $150.000 en el contrato de Bell Aerosystems. Bell gastó 50.000 dólares adicionales. El ejército rechazó más gastos en el programa SRLD, y el contrato fue cancelado.

Diseño

El cohete podría transportar a un hombre a más de 9 metros de altura y alcanzar una velocidad de 11 a 16 km/h. Sin embargo, su tiempo de vuelo se limitó a 20 segundos. Un avance posterior durante los años 1995-2000 no pudo mejorar el tiempo de vuelo a más de 30 segundos.

Aparte del extremadamente limitado tiempo de trabajo, esta correa del cohete no permitió un aterrizaje controlado en caso de que su unidad fallara, ya que operaría a altitudes demasiado bajas para que funcionara un paracaídas. Esto representa un riesgo de seguridad sustancial y diferencia el cinturón de cohetes de los aviones y helicópteros, que pueden aterrizar con seguridad sin electricidad mediante el deslizamiento o la autorotación.

Principio de funcionamiento

Patente estadounidense 3.243.144, paquete de cohetes de 1966 «Bell Rocket Belt»

Todos los paquetes de cohetes existentes se basan en la construcción del paquete «Cinturón de Cohetes de Galazos», desarrollado de 1960 a 1969 por Wendell Moore.

El paquete de Moore tiene dos partes principales:

• Corsé rígido de vidrio-plástico (8), atado al piloto (10). El corsé tiene un marco metálico tubular en la parte posterior, sobre el cual se fijan tres cilindros de gas: dos con peróxido de hidrógeno líquido (6), y uno con nitrógeno comprimido (7). Cuando el piloto está en tierra, el corsé distribuye el peso de la manada a la espalda del piloto.
• El motor del cohete, capaz de moverse en una bola y enchufe (9) en la parte superior del corsé. El motor del cohete consiste en un generador de gas (1) y dos tubos (2) rígidamente conectados con él, que terminan con boquillas de chorro con puntas controladas (3). El motor está conectado rígidamente a dos palancas, que se pasan bajo las manos del piloto. Usando estas palancas el piloto inclina el motor hacia adelante o hacia atrás y hacia los lados. En la palanca derecha está el acelerador de control de empuje (5), conectado a través de un cable a la válvula regulador (4) para suministrar combustible al motor. En la palanca izquierda está el mango de dirección, que mueve las puntas de las boquillas de chorro, permitiendo al piloto controlar su bostezo.

Principio de funcionamiento del motor del cohete

Toda la construcción es simple y confiable; a excepción de la válvula reguladora y las boquillas direccionales, el motor del cohete no tiene partes móviles.

• La figura muestra el motor, cilindros de peróxido de hidrógeno y cilindro de nitrógeno comprimido (presión c. 40 atm o 4 MPa).
• El piloto gira el mango de control de empuje del motor, abriendo la válvula regulador (3).
• El nitrógeno comprimido (1) desplaza el peróxido de hidrógeno líquido (2), que se canaliza al generador de gas (4).
• Allí se pone en contacto con el catalizador (platos de plata, cubiertos con una capa de nitrato de samarium) y se desconecta.
• La mezcla caliente de vapor y gas de oxígeno caliente resultante entra en dos tubos, que emergen del generador de gas.
• Estas tuberías están cubiertas con una capa de aislamiento para reducir la pérdida de calor.
• Luego los gases calientes entran en las boquillas de chorro (deslumbramientos De Laval), donde primero se constriñen, luego se les permite expandirse, acelerando así a velocidad supersónica y creando empuje reactivo.

Piloto

El envase tiene dos palancas, rígidamente conectadas a la instalación del motor. Presionando sobre estas palancas, el piloto desvía las boquillas hacia atrás, y la manada vuela hacia adelante. En consecuencia, la elevación de esta palanca hace que el paquete se mueva hacia atrás. Es posible inclinar la instalación del motor hacia los lados (debido a la bola y la articulación del enchufe) para volar de lado.

El control con la ayuda de la palanca es algo áspero; para un control más fino el piloto utiliza un mango en la palanca izquierda. Este mango rige las puntas de las boquillas de chorros. Los consejos (jetavadores) están opuestos a primavera y pueden, con la ayuda de los empujones flexibles, inclinarse hacia adelante o hacia atrás. El piloto inclina el mango hacia adelante o hacia atrás y inclina ambos consejos de boquilla al mismo tiempo para volar recto. Si el piloto debe girar, se gira mango, para inclinar las boquillas en direcciones opuestas, un hacia adelante, otro hacia atrás, girando el piloto y la manada alrededor de su eje. Por la combinación de diferentes movimientos de las correa manejadas el piloto puede volar de cualquier manera, incluso de lado, para girar, girar en el lugar, etc.

El piloto puede controlar el vuelo de su paquete de cohetes de manera diferente, cambiando el centro de gravedad de su cuerpo. Por ejemplo, si doblamos las piernas y las elevamos al estómago, el centro de gravedad avanzará hacia adelante, y el paquete se inclinará y también volará hacia adelante. Tal control de la manada, con la ayuda del cuerpo, se considera incorrecto y es característico de los novicios. El piloto más experimentado Bill Suitor afirma que durante el vuelo es necesario mantener las piernas unidas y rectas, y controlar el vuelo por las palancas y manijas de la manada. Esta es la única manera de aprender a pilotar competentemente la manada y llevar a cabo con confianza maniobras aéreas complejas.

El mango del acelerador está en la palanca derecha. En posición cerrada cierra completamente la válvula reguladora de combustible, impidiendo que el combustible llegue al motor. Volviendo el mango en sentido contrario a las agujas del reloj, el piloto aumenta el empuje del motor. Durante el mantenimiento del paquete con nitrógeno comprimido el mango se mantiene en posición cerrada con un alfiler de corte para la seguridad. El temporizador del piloto está en la misma mango. Dado que la manada tiene combustible para sólo durante 21 segundos de vuelo, es fundamental saber cuándo la manada se quedará sin combustible, de modo que el piloto pueda aterrizar con seguridad antes de que sus tanques estén vacíos.

Antes del vuelo el temporizador se establece durante 21 segundos. Cuando el piloto gira el mango para el despegue, el temporizador comienza a contar y dará señales de segundo a un timbre en el casco del piloto. En 15 segundos la señal se vuelve continua, diciéndole al piloto que es hora de aterrizar.

Características especiales de los vuelos del Cinturón de Cohete Bell

El piloto del paquete lleva monos de protección hechos de material resistente térmica, ya que el chorro de escape y las tuberías del motor están muy calientes. También lleva un casco de choque que contiene protección auditiva y el timbre para el temporizador de advertencia de bajo combustible. El chorro de escape supersónico de la cámara de empuje del cohete hace un sonido ensordecedor (130 decibelios), estremecedor, muy diferente del rugido del motor a reacción de un avión.

El escape de chorro es transparente y por lo general no visible en el aire. Pero en tiempo frío el vapor de agua, que es una gran parte de la mezcla de gas de vapor, se condensa poco después de que deje la boquilla, envolviendo al piloto en una nube de niebla (por esta razón, los primeros vuelos atados del Cinturón de Coches de Bell se llevaron a cabo en un hangar). El escape del chorro también es visible si el combustible no se descompone completamente en el generador de gas, que puede ocurrir si el catalizador o el peróxido de hidrógeno está contaminado.

Cinturón de  cohete RB2000

En 1992 una compañía fue formada por Brad Barker (un ex vendedor de seguros), Joe Wright (un empresario con sede en Houston), y Larry Stanley (ingeniero y propietario de un pozo de petróleo), después de invitar al inventor profesional Doug Malewicki, con el objetivo de desarrollar una nueva versión del paquete de cohetes. En 1994 tenían un prototipo de trabajo, que llamaban «RB 2000 Rocket Belt». El «RB 2000» esencialmente reimplementó el diseño de Wendell Moore usando aleaciones ligeras (titanio, aluminio) y materiales compuestos. Presentaba un aumento del stock de combustible y un aumento de la potencia, y la duración máxima del vuelo se incrementó a 30 segundos. Fue volado el 12 de junio de 1995 por Bill Suitor.^[3]

La asociación se rompió poco después, con Stanley acusando a Barker de fraude y Barker llevando el RB-2000 a un lugar desconocido. Un año más tarde Stanley demandó con éxito a Barker, a quien se le ordenó devolver el RB-2000 a Stanley y pagar 10 millones de dólares en costos y daños. Cuando Barker se negó a entregarlo, Stanley lo secuestró y lo mantuvo cautivo en una caja, de la que Barker logró escapar después de ocho días. Stanley fue arrestado en 2002 por el secuestro, y cumplió una condena de ocho años. Wright fue asesinado en su casa en 1998, y el crimen sigue sin resolverse.^[4] El cinturón de cohete nunca fue recuperado.^[3] La historia se relata en el libro The Rocketbelt Caper: A True Tale of Invention, Obsession and Murder.^[4] de Paul Brown, y ficticia en la película de 2008.

Características técnicas del paquete de cohetes
	Cinturón de cohete de campana	RB 2000 Cinturón de Cohete
Duración	21 s	30 s
Empuje	136 kgf (1,33 kN) (calculado 127 kgf o 1,25 kN)	145 kgf (1.42 kN)
A distancia máxima	aproximadamente 250 metros o 820 pies
A altitud máxima	18 m (59 pies)	30 m (98 pies)
Velocidad máxima	55 km/h o 34 mph	96 km/h o 60 mph
Masa equipada	57 kg o 125 libras	60 kg o 132 libras
Calentares	19 litros o 5 galones	23 litros o 6 galones

Libros

En 1993 se publicó un libro de Derwin M. Beushausen titulada «Airwalker: A Date with Destiny», Rocketbelt History and Construction Plans. Este fue el primer libro publicado que entró en gran detalle describiendo la historia de este dispositivo y cómo construirlo realmente.

En 2000 otro libro fue publicado por Derwin M. Beushausen titulada «The Amazing Rocketbelt» en la que se podía encontrar la historia y más planes de construcción para el dispositivo del cinturón de cohete.

En 2009 William P. Suitor publicó un libro titulado «Manual del piloto de cohete» Una guía de la piloto de pruebas de campana. En este libro Mr. Suitor describe el cinturón de cohete con gran detalle, incluyendo el mantenimiento, el combustible, e incluso clases de vuelo paso a paso. Este es el primer libro que ha publicado en el dispositivo del cinturón de cohete por un hombre que realmente lo ha volado a lo largo de los años.

Especificaciones

Diagrama del Cinturón de Cohetes de Bell.

Características generales

• Tripulación: 1
• Longitud: 3 pies (0,91 m)
• Peso bruto: 125 lb (57 kg) (sin atornillado)

Rendimiento

• Velocidad máxima: 52 kn (60 mph, 97 km/h)860 pies
• Resistencia: 20 – 30 segundos