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2009年8月30日 (日)

フェアリングの分離機構

  下記の記事によれば、KSLV-1(ナロ号)の失敗の原因はフェアリングの分離機構が正常に機能しなかったためのようですが、フェアリングの分離に使用されたexplosive bolt(分離ボルト、爆裂ボルト、爆砕ボルト、爆発ボルト)がどのようなものかがよく判らなかったので一寸調べて見ました。

朝鮮日報
羅老号:保護カバーの一方が分離されず(上)
2009/08/27 09:22:32
http://www.chosunonline.com/news/20090827000023
羅老号:保護カバーの一方が分離されず(下)
2009/08/27 09:22:35
http://www.chosunonline.com/news/20090827000024

THE KOREA TIMES
08-26-2009 18:52    
Naro Satellite Destroyed
https://www.koreatimes.co.kr/www/news/tech/2009/08/129_50747.html
*****引用開始*****
The KSLV-1 second-stage uses an "explosive bolt" technique whereby a dozen or more bolts stitching the fairings with the rocket are ignited and popped, he said.
There were eight bolts circled around the bottom of the fairings, the part that is attached to the rocket, Tahk said. Four other bolts, probably more, are positioned to cut the fairings in half.
He pointed out that a misfire on just one or two of the explosive bolts would be enough to keep the fairing attached to the rocket, disrupting the whole plan.
The explosive bolts were produced by Hanwha, a Korean conglomerate involved in explosives among many other business areas, based on KARI design.
"The separation of fairings account for nearly 10 percent of failed space missions. There could be a lot of problems, including turbulence or electricity malfunction, but I think that this is likely to be a case of the explosives misfiring," Tahk said.
*****引用終了*****

KSLV-1自体の資料ではありませんが、新聞でおなじみのGlobalSecurityの資料の中にexplosive boltを使用したフェアリング分離機構の図面がありました。
中国の長征2号の資料のようです。
Figure 4-5a Fairing Jettisoning Mechanism (1)の図面を見るとexplosive boltの配置関係がよく判ります。

GlobalSecurity.org
(http://www.globalsecurity.org/index.html)
 ↓
Space - Report -  Other Sources

http://www.globalsecurity.org/space/library/report/index.html
 ↓
1999 Reports
 ↓
China Academy of Launch Vehicle Technology (CALT)
Long March LM-2C Users Manual - Issue 1999
 ↓
LM-2C User's Manual
Chapter 4 Payload Fairing
4.4 Fairing Jettisoning Mechanism
4.4.3 Fairing Separation Mechanism
Figure 4-5a Fairing Jettisoning Mechanism (1)
Figure 4-5b Fairing Jettisoning Mechanism (2)
Figure 4-5c Fairing Separation Dynamic Process

(本家サイト?:http://www.fas.org/spp/guide/china/launch/lm2c/index.html

KSLVについての記述もありました。
Top Page
 ↓
Hot Topics
 ↓
KSLV - Korean Space Launch Vehicle
The first stage of KSLV is not identically to the Russian Angara. The KSLV uses an other Russian engine. The named engine RD-151 has four chambers with 1667 kN s.l. of thrust. Two pairs from the Russian engine RD-251 (RD-251 use three pairs RD-250) are probable the new Kerosene/LOX driving RD-151 for KSLV.

打ち上げ失敗の原因がフェアリングの分離失敗である割合はどの程度あるのか一寸調べて見ました。
原因は特定されていませんが、国別打ち上げ成功率のデータがありました。
Launch Successes and Failures, 1957–1999).
http://www.aero.org/publications/crosslink/winter2001/03_table_1.html

(1990–1999)
U.S.  CIS/USSR  Europe  China  Japan
93.6%  95.0%       95.6%     87.2%   82.4%

打ち上げ失敗の原因別のデータもありましたが、フェアリングについての直接的な記載はありませんでした。

Space Launch Vehicle Reliability
Launch Vehicle Subsystem Failures, 1980–1999
http://www.aero.org/publications/crosslink/winter2001/03.html

失敗の原因が、Propulsion, Avionics, Separation, Electrical, Structural, Other, Unknown に分類されています。
フェアリングの分離失敗はSeparationの項目に含まれるように思われますが、Separationの件数は114件の中の11件となっています。
これから判断する限りでは、フェアリングの分離失敗の割合はそれほど高くないように思われますが、最近打ち上げられたNASAの衛星の打ち上げ失敗は、衛星フェアリングの分離失敗ということのようです。

Technobahn Research 
NASA、温室効果ガス観測衛星の打ち上げ失敗は衛星フェアリングの分離失敗
2009/7/22 16:35 UTC 
http://www.technobahn.com/news/200907221635

フェアリング分離関係の情報を探していたら、9月11日打ち上げ予定の日本のH2Bロケットのフェアリング分離試験の記事がありました。

Impress Robot Watch
JAXA、H-IIBロケットフェアリング分離試験を公開
http://robot.watch.impress.co.jp/docs/news/20090818_309115.html

これによると、爆発ボルトは冗長設計になっており、2列並行に配置されており、一方がだめな場合でも残りでフェアリング分離できるようになっているようです。もっともH2Bは、地球低軌道用のペイロードが約16トン、フェアリングの全長が15m、ボルトの数が558本という大規模なロケットなので、このような設計になっているのかもしれません。

【2009.08.31追記】

KSLV-1とは関係ありませんが、フェアリングと爆発ボルトの関係を示す図がありました。

登録2561738から引用

2561738_image1_2 2561738_image2

登録4181111から引用

4181111_image3

4181111_image4_2

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