イプシロンロケット上段モータ製品保証方法

宇宙航空研究開発機構研究開発報告

JAXA Research and Development Report

イプシロンロケット上段モータ製品保証方法

Method for Product Assurance of Upper-Stage Motors of Epsilon Rocket

今井 済，佐藤 明良，湊 将志，山口 洋幸，赤松 正孝，佐藤 英一

Wataru IMAI, Akiyoshi SATO, Masashi MINATO, Hiroyuki YAMAGUCHI, Masataka AKAMATSU and Eiichi SATO

2019年3月

宇宙航空研究開発機構

Japan Aerospace Exploration Agency

イプシロンロケット上段モータ 製品保証方法

今 井 済

, 佐 藤 明 良

, 湊 将 志

, 山 口 洋 幸

, 赤 松 正 孝

, 佐 藤 英 一

Method for Product Assurance of Upper-Stage Motors of Epsilon Rocket

Wataru IMAI

, Akiyoshi SATO

, Masashi MINATO

, Hiroyuki YAMAGUCHI

, Masataka AKAMATSU

and Eiichi SATO

doi: 10.20637/JAXA-RR-18-009/0001

* 平成30年12月19日受付（Received December 19, 2018）

*1 IHIエアロスペース品質保証部(Quality Assurance Department, IHI AEROSPACE Co., Ltd.)

資 料 リ ス ト 参 考 文 献

1 . 概 要 ··· 1

1 . 1 . 概 要 ··· 1

1 . 2 . イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト 上 段 モ ー タ の 製 品 保 証 方 法 ··· 1

1 . 3 . 推 進 薬 超 音 波 検 査 技 術 の 開 発 ··· 1

1 . 4 . 大 型 固 体 モ ー タ に 対 す る 超 音 波 探 傷 装 置 の 開 発 ··· 1

1 . 5 . 2 段 モ ー タ の 非 破 壊 検 査 技 術 の 適 用 結 果 ··· 1

1 . 6 . 3 段 モ ー タ の 非 破 壊 検 査 技 術 の 適 用 結 果 ··· 1

2 . イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト 上 段 モ ー タ の 製 品 保 証 方 法 ··· 3

2 . 1 . 背 景 ··· 3

2 . 2 . モ ー タ 注 型 後 の 保 証 方 法 の 設 定 ··· 5

2 . 3 . 運 用 号 機 に お け る 工 程 保 証 に よ る 品 質 保 証 ··· 5

2 . 3 . 1. 現 行 の 規 定 ··· 8

2 . 3 . 2. 設 定 根 拠 ··· 8

2 . 3 . 3. 工 程 異 常 の 整 理 ··· 8

2 . 3 . 3. 1 . ボ イ ド ··· 8

2 . 3 . 3. 2 . 異 物 混 入 ··· 9

2 . 3 . 3. 3 . ク ラ ッ ク ··· 9

2 . 3 . 3. 4 . 界 面 は く 離 ··· 9

2 . 3 . 3. 5 . リ リ ー フ ブ ー ツ 進 展 ··· 9

2 . 4 . 直 接 保 証 に よ る 品 質 保 証 ··· 10

2 . 4 . 1. 開 発 号 機 の 品 質 保 証 ··· 10

2 . 4 . 2. 運 用 号 機 の 品 質 保 証 ··· 10

2 . 4 . 2. 1 . 運 用 号 機 の 2 段 モ ー タ 非 破 壊 検 査 適 用 範 囲 ··· 13

2 . 4 . 2. 2 . 運 用 号 機 の 3 段 モ ー タ 非 破 壊 検 査 適 用 範 囲 ··· 15

2 . 5 . ま と め ··· 17

3 . 推 進 薬 超 音 波 探 傷 技 術 の 開 発 ··· 18

3 . 1 . 背 景 ··· 18

3 . 2 . 推 進 薬 超 音 波 モ デ ル ··· 19

3 . 2 . 1. ダ ミ ー 推 進 薬 と 実 機 推 進 薬 の 超 音 波 特 性 ··· 19

3 . 2 . 2. 超 音 波 探 傷 器 に よ る 探 傷 感 度 の 比 較 ··· 19

3 . 2 . 3. ダ ミ ー 推 進 薬 と 実 機 推 進 薬 の 音 速 の 比 較 ··· 21

3 . 2 . 4. ダ ミ ー 推 進 薬 と 実 推 進 薬 の 透 過 強 度 の 比 較 ··· 22

3 . 2 . 5. 推 進 薬 超 音 波 の 最 適 周 波 数 ··· 23

3 . 2 . 6. 実 機 探 傷 条 件 下 に お け る 推 進 薬 超 音 波 モ デ ル ··· 26

3 . 3 . ··· 29

4 .

大 型 固 体 モ ー タ に 対 す る 超 音 波 探 傷 装 置 の 開 発

4 . 1 .

上 段 モ ー タ 超 音 波 探 傷 検 査 の 課 題

4 . 2 .

高 電 圧 パ ル サ ・ レ シ ー バ の 開 発

4 . 3 .

低 周 波 受 信 プ ロ ー ブ の 開 発

4 . 3 . 1.

広 域 ア レ イ プ ロ ー ブ

4 . 3 . 1. 1 .

広 域 ア レ イ プ ロ ー ブ の 試 作

4 . 3 . 1. 2 .

広 域 ア レ イ プ ロ ー ブ の 製 作

4 . 3 . 1. 3 .

広 域 ア レ イ プ ロ ー ブ の 改 良

4 . 3 . 2.

狭 空 間 ア レ イ プ ロ ー ブ

4 . 3 . 2. 1 .

狭 空 間 ア レ イ プ ロ ー ブ の 試 作

4 . 3 . 2. 2 .

狭 空 間 ア レ イ プ ロ ー ブ の 製 作

4 . 4 .

欠 陥 検 出 性 の 検 証

4 . 4 . 1.

広 域 ア レ イ プ ロ ー ブ の 欠 陥 検 出 性 の 検 証

4 . 4 . 2.

狭 空 間 ア レ イ プ ロ ー ブ の 欠 陥 検 出 性 の 検 証

4 . 5 .

ま と め

5 . 2

段 モ ー タ へ の 非 破 壊 検 査 技 術 の 適 用

5 . 1 .

試 験 機 モ ー タ 超 音 波 探 傷 試 験 結 果

5 . 1 . 1.

シ リ ン ダ ー 部 探 傷 結 果

5 . 1 . 2. A F T

側 ド ー ム 部 継 手 部 直 下 探 傷 結 果

5 . 1 . 3. F W D

側 ド ー ム 部 探 傷 結 果

5 . 1 . 4. F W D

側 ド ー ム 部 継 手 部 直 下 探 傷 結 果

5 . 1 . 5. F W D

側 ク ロ ー ジ ャ 部 探 傷 結 果

5 . 2 .

地 燃 モ ー タ 超 音 波 探 傷 試 験 結 果

5 . 2 . 1.

シ リ ン ダ ー 部 お よ び

側

探 傷 結 果

5 . 2 . 2.

シ リ ン ダ ー 部 お よ び コ ル ク 部 の 比 較

5 . 2 . 3.

コ ル ク 部 の 波 形 解 析

5 . 2 . 4. V

透 過 法 の 適 用 性 検 討

5 . 2 . 5.

コ ル ク 接 着 部 の 透 過 強 度 検 討

5 . 3 . 2

号 機 実 機 モ ー タ 超 音 波 探 傷 試 験 結 果

5 . 3 . 1.

発 振 周 波 数 の 検 討

5 . 3 . 2.

継 手 部 界 面 は く 離 の 識 別 性 検 討

5 . 3 . 3.

外 面 か ら の 超 音 波 探 傷 試 験 成 立 性 検 討

5 . 3 . 4.

コ ル ク 接 着 部 の 透 過 強 度 の ば ら つ き 検 証

5 . 4 . 3

号 機 実 機 モ ー タ 超 音 波 探 傷 試 験 結 果

5 . 4 . 1.

コ ル ク 部 の 欠 陥 識 別 性 評 価

5 . 4 . 1. 1 .

従 来 手 法 （ 内 面 か ら 透 過 法 ） に よ る 欠 陥 評 価

5 . 4 . 1. 2 .

外 面 か ら の 斜 角 透 過 法 の 評 価

5 . 5 .

γ 線 透 過 検 査

5 . 5 . 1.

γ 線 透 過 検 査 成 立 性 の 確 認

5 . 5 . 1. 1 .

成 立 性 確 認 試 験 概 要

5 . 5 . 2. 2 . 検 査 結 果 詳 細 ··· 74

5 . 5 . 2. 3 . 地 燃 モ ー タ の γ 線 透 過 検 査 結 果 の 改 善 点 ··· 74

5 . 6 . 開 発 号 機 お よ び 運 用 号 機 の 非 破 壊 検 査 手 順 ··· 76

5 . 7 . ま と め ··· 78

6 . 3 段 モ ー タ へ の 非 破 壊 検 査 技 術 の 適 用 ··· 79

6 . 1 . 試 験 機 モ ー タ 超 音 波 探 傷 試 験 結 果 ··· 79

6 . 1 . 1. シ リ ン ダ ー 部 探 傷 結 果 ··· 79

6 . 1 . 1. 1 . シ リ ン ダ ー 部 （ 透 過 法 ） ··· 79

6 . 1 . 1. 2 . シ リ ン ダ ー 部 （ 反 射 法 ： 内 面 送 受 信 ） ··· 81

6 . 1 . 1. 3 . シ リ ン ダ ー 部 （ 反 射 法 ： 外 面 送 受 信 ） ··· 83

6 . 1 . 2. A F T 側 ド ー ム 部 継 手 部 直 下 探 傷 結 果 ··· 85

6 . 1 . 2. 1 . A F T 側 ド ー ム 部 継 手 部 直 下 （ 透 過 法 ： 内 面 送 信 ） ··· 85

6 . 1 . 2. 2 . A F T 側 ド ー ム 部 継 手 部 直 下 （ 透 過 法 ： 外 面 送 信 ） ··· 86

6 . 1 . 3. F W D 側 ド ー ム 部 継 手 部 直 下 探 傷 結 果 ··· 87

6 . 1 . 4. F W D 側 ド ー ム 部 探 傷 結 果 ··· 88

6 . 1 . 5. F W D 側 ク ロ ー ジ ャ 部 探 傷 結 果 ··· 89

6 . 2 . 2 号 機 実 機 モ ー タ 超 音 波 探 傷 検 査 結 果 ··· 91

6 . 2 . 1. シ リ ン ダ ー 部 探 傷 結 果 ··· 91

6 . 2 . 2. A F T 側 ド ー ム 部 継 手 部 直 下 の 探 傷 結 果 ··· 92

6 . 2 . 3. F W D 側 ド ー ム 部 継 手 部 直 下 の 探 傷 結 果 ··· 94

6 . 2 . 4. F W D 側 ド ー ム 部 探 傷 結 果 ··· 95

6 . 2 . 5. F W D 側 ク ロ ー ジ ャ 部 探 傷 結 果 ··· 97

6 . 3 . 3 号 機 実 機 モ ー タ 超 音 波 探 傷 検 査 結 果 ··· 99

6 . 3 . 1. A F T 側 ド ー ム 部 継 手 部 直 下 の 探 傷 結 果 ··· 99 6 . 4 . 開 発 号 機 お よ び 運 用 号 機 の 非 破 壊 検 査 手 順 ··· 1 0 0 6 . 5 . ま と め ··· 1 0 1

[A] 222E-50408 [B] 691(P)-M-14-017 [C] 641-M-21-113 [D] 641-M-11-082 [E] 643-M-24-032 [F] 69B-M-16-409 [G] 641-R-19-162 [H] 643-Y-2016-050

[I] 643-C-2015-057 [J] 643-Y-2017-040

[2]

湊 将 志 、 塩 野 秀 幸 、 山 下 清 貴 、 湊 将 志 、 佐 藤 明 良 、 佐 藤 英 一 ： 固 体 ロ ケ ッ ト モ ー タ の 推 進 薬 に 対 す る 非 破 壊 検 査 手 法 、 新 素 材 及 び そ の 製 品 の 非 破 壊 評 価 シ ン ポ ジ ウ ム 論 文 集

[3]

湊 将 志 、 山 下 清 貴 、 塩 野 秀 幸 、 佐 藤 明 良 、 佐 藤 英 一 ： 観 測 ロ ケ ッ ト モ ー タ 推 進 薬 の 非 接 触 超 音 波 に よ る 非 破 壊 検 査 、 安 全 ・ 安 心 な 社 会 を 築 く 先 進 材 料 ・ 非 破 壊 計 測 技 術 シ ン ポ ジ ウ ム 論 文 集

[4]

和 田 英 一 、 沖 田 耕 一 、 佐 藤 英 一 、 佐 藤 明 良 ： 大 型 固 体 ロ ケ ッ ト モ ー タ （

） 推 進 薬 の 超 音 波 検 査 ト ラ イ ア ル 、 安 全 ・ 安 心 な 社 会 を 築 く 先 進 材 料 ・ 非 破 壊 計 測 技 術 シ ン ポ ジ ウ ム 論 文 集

[5]

山 口 洋 幸 、佐 藤 明 良 、湊 将 志 、佐 藤 英 一：イ プ シ ロ ン 上 段 モ ー タ の 推 進 薬 超 音 波 探 傷 検 査 、 安 全 ・ 安 心 な 社 会 を 築 く 先 進 材 料 ・ 非 破 壊 計 測 技 術 シ ン ポ ジ ウ ム 論 文 集

[6]

木 村 憲 志 、 山 口 洋 幸 、 佐 藤 明 良 、 湊 将 志 、 佐 藤 英 一 ： イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト 上 段 モ ー タ の 推 進 薬 に 対 す る 超 音 波 検 査 の 適 用 、 安 全 ・ 安 心 な 社 会 を 築 く 先 進 材 料 ・ 非 破 壊 計 測 技 術 シ ン ポ ジ ウ ム 論 文 集

[7]

今 井 済 、 佐 藤 明 良 、 湊 将 志 、 山 添 智 、 赤 松 正 孝 、 佐 藤 英 一 ： 推 進 薬 注 型 後 の イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト 上 段 モ ー タ の 非 破 壊 検 査 手 法 の 開 発 、 安 全 ・ 安 心 な 社 会 を 築 く 先 進 材 料 ・ 非 破 壊 計 測 技 術 シ ン ポ ジ ウ ム 論 文 集

[8]

佐 藤 明 良 、 今 井 済 、 佐 藤 英 一 ： 宇 宙 用 ロ ケ ッ ト モ ー タ の 非 接 触 超 音 波 探 傷 検 査 、 検 査 技 術

本 報 告 は 、 イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト 上 段 モ ー タ の 製 品 保 証 方 法 に つ い て 、 上 段 モ ー タ 全 体 の 品 質 保 証 戦 略 と そ れ に 必 要 と な る 検 査 手 法 の 検 討 お よ び 装 置 開 発 に つ い て 、 こ れ ま で の 研 究 成 果 を ま と め た も の で あ る 。

1.2.

イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト 上 段 モ ー タ の 品 質 保 証 方 法

推 進 薬 注 型 後 の イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト の 製 品 保 証 に つ い て 、 開 発 号 機 、 運 用 号 機 と い う 考 え 方 を 導 入 し 、 開 発 号 機 に 実 施 す る 非 破 壊 検 査 と 運 用 号 機 に 実 施 す る 非 破 壊 検 査 を 変 え る こ と で 低 コ ス ト 化 を 図 る 案 を 提 示 し た 。 と く に 運 用 号 機 に お い て は 、 内 部 欠 陥 （ ボ イ ド 、 異 物 ） に つ い て は 、 過 去 の 発 生 事 例 を 調 査 し 、 対 策 が 取 ら れ 、 同 様 の 不 具 合 発 生 の ポ テ ン シ ャ ル が 排 除 さ れ て い る こ と を 確 認 す る こ と に よ っ て 、 原 材 料 管 理 や 製 造 工 程 管 理 お よ び 製 品 の 一 部 か ら 試 験 片 を 切 り 出 し て 行 う 、間 接 保 証（ 工 程 保 証 ） を 適 用 す る こ と と し た 。

1.3.

推 進 薬 超 音 波 探 傷 技 術 の 開 発

固 体 推 進 薬 に 対 す る 超 音 波 の 透 過 性 を 検 討 す る た め に 推 進 薬 超 音 波 伝 搬 モ デ ル を 作 成 し 、 推 進 薬 超 音 波 探 傷 の 伝 搬 特 性 の 一 般 化 を 検 討 し た 。 ま た 、 イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト

段 モ ー タ（ 以 降 、

段 モ ー タ と 呼 ぶ ）で は モ ー タ ケ ー ス 製 造 時 に 外 表 面 に コ ル ク が 施 工 さ れ る こ と か ら 、 超 音 波 の 減 衰 率 が 大 き な コ ル ク に 対 す る 超 音 波 透 過 性 に つ い て も 検 証 し 、 コ ル ク 施 工 模 擬 試 験 片 を 用 い て 欠 陥 検 出 性 を 検 討 し た 。

1.4.

大 型 モ ー タ に 対 す る 超 音 波 探 傷 装 置 の 開 発

イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト 上 段 モ ー タ は 、推 進 薬 厚 さ が 最 大 で

程 あ る 大 型 固 体 ロ ケ ッ ト モ ー タ （ 以 降 、 固 体 モ ー タ と 呼 ぶ ） で あ り 、 推 進 薬 が 厚 く な る ほ ど 伝 搬 強 度 は 指 数 関 数 的 に 減 衰 す る こ と が 課 題 で あ っ た 。 ま た 、 推 進 薬 内 部 を 伝 搬 す る 超 音 波 は 高 周 波 数 成 分 が 減 衰 し 、 低 周 波 数 成 分 の み が 伝 搬 す る こ と が わ か っ て い た 。 こ れ ら の 課 題 を 解 決 す る た め に 、最 大 励 起 電 圧

の 低 周 波 ま で 発 信 可 能 な パ ル サ・レ シ ー バ の 開 発 お よ び 実 機 検 査 可 能 な ア レ イ 状 低 周 波 数 探 触 子 の 開 発 を 行 っ た 。

1.5. 2

段 モ ー タ の 非 破 壊 検 査 技 術 の 適 用

イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト

段 モ ー タ は 、直 径 約

、長 さ 約

の

製 の 固 体 モ ー タ で あ る 。 推 進 薬 注 型 後 の 製 品 保 証 と し て 、 推 進 薬 ～ イ ン シ ュ レ ー シ ョ ン 間 の 界 面 お よ び 推 進 薬 内 部 欠 陥 を 実 施 す る 必 要 が あ る 。

試 験 機 打 上 げ 時 に は 、

段 モ ー タ と 同 様 に 、 従 来 の 放 射 線 透 過 検 査 か ら 超 音 波 探 傷 検 査 へ 移 行 を 検 討 し て い た 。 試 験 機 打 上 げ の の ち 、 モ ー タ 大 型 化 に よ っ て 、 上 段 モ ー タ 保 証 計 画 を 変 更 し 、 放 射 線 透 過 検 査 で 製 品 保 証 す る 計 画 と し た 。

日 油 （ 株 ） 武 豊 工 場 に は

の

線 源 が あ る が 、 老 朽 化 や 、 線 量 低 下 な ど に よ り 、破 棄 す る 計 画 と な っ て お り 、放 射 性 同 位 元 素 を 用 い た γ 線 透 過 検 査 手 法 を 開 発 し た 。

1.6. 3

段 モ ー タ の 非 破 壊 検 査 技 術 の 適 用

イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト

段 モ ー タ は 、直 径 約

、長 さ 約

の

製 の 固 体 モ

ー タ で あ る 。 推 進 薬 注 型 後 の 製 品 保 証 と し て 、 推 進 薬 ～ イ ン シ ュ レ ー シ ョ ン 間 の 界 面

お よ び 推 進 薬 内 部 欠 陥 を 実 施 す る 必 要 が あ る 。

第

部 で 設 定 し た 製 品 保 証 方 法 に 従 い 、 イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト 試 験 機 の

段 モ ー タ を 開 発 号 機 と し て 、 超 音 波 探 傷 検 査 の 成 立 性 を 検 討 し た 。

2

号 機 か ら 運 用 号 機 と な る が 、 従 来 の 放 射 線 透 過 検 査 か ら 超 音 波 探 傷 検 査 へ の 移 行 期 と し て 超 音 波 検 査 で 製 品 保 証 す る と 同 時 に 超 音 波 検 査 と の 比 較 評 価 を 目 的 と し て 放 射 線 検 査 を 実 施 し 、検 査 結 果 が 同 等 で あ る こ と を 確 認 し た 。

号 機 以 降 は 、運 用 号 機 と し て 超 音 波 探 傷 検 査 の み で 製 品 保 証 し 、 検 査 部 位 は 推 進 薬 注 型 時 の 残 留 応 力 の 最 も 高 い リ リ ー フ ブ ー ツ 付 根 近 傍 を 中 心 に 検 査 す る 保 証 方 法 を 採 用 し た 。

2. イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト 上 段 モ ー タ の 製 品 保 証 方 法

2.1.

背 景

イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト は 宇 宙 航 空 研 究 開 発 機 構 （

） が

ロ ケ ッ ト の 後 継 機 と し て 高 性 能 と 低 コ ス ト の 両 立 を 目 指 し 、 研 究 ・ 開 発 を 行 っ て い る 全 段 固 体 燃 料 の ロ ケ ッ ト で あ る 。こ れ ま で の 打 ち 上 げ 実 績 と し て は 、

年

月 に 試 験 機 の 打 ち 上 げ に 成 功 し 、

年

月 に 打 ち 上 げ 能 力 を 向 上 さ せ た 強 化 型 イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト

号 機 お よ び

年

月 に

号 機 の 打 ち 上 げ に 成 功 し て い る 。図

お よ び 表

に イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト の 構 成 を 示 す 。

段 目 に

ロ ケ ッ ト 用 補 助 ブ ー ス タ ー

（

） を 一 部 改 造 し 流 用 し て い る 。 上 段 モ ー タ の

段 モ ー タ と

段 モ ー タ は 、 試 験 機 で は

ロ ケ ッ ト の 上 段 モ ー タ で あ る

お よ び

を 改 修 し た

お よ び

を 、強 化 型 で は 新 規 開 発 の

お よ び

の 伸 展 ノ ズ ル を 省 略 し た 、

を 使 用 し て い る 。 こ れ ら の 固 体 モ ー タ は 、 打 上 げ 前 ま で に 動 作 確 認 を 実 施 す る こ と が で き な い た め 、想 定 さ れ る 故 障 要 因 に 対 し て 、次 の よ う な 活 動 を 実 施 し 、 製 品 の 健 全 性 を 保 証 し て い る 。

(1)

原 材 料 管 理 や 製 造 工 程 管 理 お よ び 製 品 の 一 部 か ら 試 験 片 を 切 り 出 し て 行 う 間 接 的 な 製 品 確 認

(2)

製 造 段 階 で の 耐 圧 検 査 、 非 破 壊 検 査 等 の 直 接 的 な 製 品 確 認

固 体 モ ー タ の 推 進 薬 注 型 後 の 非 破 壊 検 査 は 、 放 射 線 透 過 検 査 に よ る 直 接 的 な 検 査 が 一 般 的 で あ る 。固 体 モ ー タ の 放 射 線 透 過 検 査 は 、高 エ ネ ル ギ ー の 加 速 器 や 放 射 線 を 遮 蔽 す る 建 屋 の 初 期 投 資 、設 備 や 放 射 線 管 理 の 維 持 に か か る 費 用 が 高 額 に な る こ と が 課 題 に あ る 。著 者 ら は 、こ れ ま で 、観 測 ロ ケ ッ ト

等 の 金 属 製 小 型 モ ー タ

に 対 し て 、 超 音 波 を 用 い た 低 コ ス ト な 非 破 壊 検 査 手 法 を 開 発 し て き た 。 イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト

に 対 し て も 、よ り 低 コ ス ト な 非 破 壊 検 査 手 法 へ の 移 行 を 目 指 し て お り 、 そ の 途 中 経 過 は す で に 公 表 し て い る 。

本 章 で は 、 イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト 上 段 モ ー タ に 適 用 し た 品 質 保 証 方 法 に つ い て ま と め る 。

図

イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト 概 要 図

表

イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト 上 段 モ ー タ 構 成

2.2

モ ー タ 注 型 後 の 保 証 方 法 の 設 定

推 進 薬 注 型 後 の イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト の 製 品 保 証 に お い て 、

段 モ ー タ は 、

Ⅱ

と 同 じ

を ほ ぼ そ の ま ま 流 用 し て い る こ と か ら 、

Ⅱ

で 行 っ て い る 非 破 壊 検 査 を 適 用 す る 。上 段 モ ー タ は 、製 品 保 証 を 行 う に あ た り 、

段 モ ー タ は 、試 験 機 、強 化 型 地 上 燃 焼 試 験 モ ー タ お よ び

号 機 を 開 発 号 機 と 定 義 し 、

号 機 以 降 を 運 用 号 機 と 定 義 す る 。

段 モ ー タ は 試 験 機 を 開 発 号 機 、

号 機 以 降 を 運 用 号 機 と 定 義 す る 。

こ れ ま で の 固 体 モ ー タ の 製 品 保 証 方 法 は 、 開 発 号 機 に 設 定 し た 保 証 方 法 を 運 用 号 機 も 継 続 し て き た が 、 イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト の 低 コ ス ト 化 要 求 に 応 え る た め 、 運 用 号 機 で 開 発 号 機 と は 異 な る 保 証 方 法 を 適 用 す る 。

開 発 号 機 で は 、 ロ ケ ッ ト モ ー タ が 設 計 通 り に 製 造 さ れ て い る こ と お よ び 想 定 外 の 事 象 が 発 生 し て い な い こ と を 検 証 す る た め に 、 想 定 さ れ る す べ て の 欠 陥 モ ー ド の 検 査 を 実 施 す る 。 想 定 さ れ る 欠 陥 モ ー ド は

章 で 詳 細 に 述 べ る が 、 内 部 欠 陥 お よ び 界 面 は く 離 で あ る 。 運 用 号 機 で は 、 開 発 段 階 で 確 定 し た 製 造 工 程 が 維 持 さ れ て い る こ と を 検 証 す る た め に 、 ロ ケ ッ ト の 性 能 上 重 要 部 位 と な る 領 域 を 直 接 保 証 し 、 そ れ 以 外 の 部 位 に つ い て は 、 工 程 の 管 理 で 欠 陥 発 生 の リ ス ク が 極 め て 低 く な る こ と か ら 工 程 管 理 に よ っ て 製 品 保 証 す る 。

2.3

運 用 号 機 に お け る 工 程 管 理 に よ る 品 質 保 証

一 般 的 な 固 体 モ ー タ の 注 型 前 後 の 工 程 に つ い て 図

に 、 注 型 時 の 検 査 フ ロ ー に つ い て 図

に 示 す 。 各 製 造 工 程 に お い て 、 検 査 工 程 お よ び 管 理 項 目 が 設 定 さ れ て お り 、 適 切 な 工 程 管 理 お よ び 試 験 片 に よ る 重 要 特 性 （ 物 性 値 ） の 管 理 に よ る 間 接 保 証 お よ び 外 観 ・ 目 視 検 査 に よ っ て 、 基 本 的 に 欠 陥 発 生 の リ ス ク は 管 理 可 能 で あ る 。 た だ し 、 モ ー タ 重 要 部 位 で あ る リ リ ー フ ブ ー ツ 部 に 対 し て は 、 ロ ケ ッ ト モ ー タ 全 体 の 健 全 性 を 評 価 す る こ と を 目 的 に 非 破 壊 検 査 に よ る 直 接 保 証 を 行 う 。

図

一般的な固体モータの推進薬注型前後の工程

図

固 体 ロ ケ ッ ト の 推 進 薬 注 型 に お け る 検 査 フ ロ ー

2.3.1.

現 行 の 規 定

資 料

に よ れ ば 、推 進 薬（ 表 面 お よ び 内 部 ）及 び 接 着 部 に つ い て 現 行 の 規 定 図 面 等 に よ り 、 客 先 の 承 認 を も っ て 設 定 す る 。

2.3.2.

設 定 根 拠

現 行 の 規 定 は 、資 料

に あ る 過 去 の 固 体 モ ー タ で 発 生 し た 欠 陥 に つ い て 、欠 陥 発 生 に 起 因 し た 応 力 集 中 等 が 推 進 薬 の 強 度 に 与 え る 影 響 を

（ 有 限 要 素 法 ）解 析 し た 結 果 に よ り 、 設 定 さ れ た 考 え 方 を 踏 襲 し た も の で あ る 。

2.3.3.

工 程 異 常 の 整 理

以 下 に 各 欠 陥 事 象 に つ い て 、 発 生 要 因 お よ び 過 去 の 発 生 事 例 を ふ ま え た 工 程 異 常 を 整 理 す る 。

2.3.3.1.

ボ イ ド （ 資 料

）

本 節 に お け る ボ イ ド と は 、 推 進 薬 中 に 内 包 さ れ て い る 空 孔 、 気 泡 （ 球 状 の 空 気 ）、

ま た は そ の 集 ま り （ 気 泡 群 ） を 指 す 。 ボ イ ド 発 生 要 因 は 、 推 進 薬 硬 化 前 に 発 生 し た 気 泡 が 硬 化 後 に 抜 け ず 残 っ た も の で あ る 。 ま た 、 モ ー タ の 形 状 に 起 因 す る も の や 、 イ ン シ ュ レ ー シ ョ ン 内 の 残 留 空 気 が 推 進 薬 内 に 残 っ た も の に よ る 。

過 去 に 発 生 し た ボ イ ド に つ い て 、 発 生 モ ー タ 別 に 発 生 要 因 を 述 べ る 。 過 去 に 実 機 モ ー タ で ボ イ ド が 発 生 し た 事 例 は 以 下 の

件 で あ る 。

①

モ ー タ で は 、

段 注 型 で 推 進 薬 を 注 型 し て お り 、推 進 薬 を 加 工 す る 工 程 で ボ イ ド が ほ ぼ 全 モ ー タ で 定 常 的 に 発 生 し て い た 。 原 因 は 、 加 工 機 が 金 属 製 で な く 、特 殊 な 材 質 を 用 い て い た こ と で あ り 、中 子 と 推 進 薬 で 反 応 し ボ イ ド が 発 生 し て い た 。そ の 後 、対 策 が 取 ら れ 、金 属 製 の 加 工 機 に 変 更 し た こ と で 、そ れ 以 後 は ボ イ ド 発 生 が な か っ た こ と か ら 、 原 因 を 排 除 で き て い る と 考 え ら れ る 。

②

モ ー タ で 発 生 し た ボ イ ド は 、

モ ー タ が セ グ メ ン ト 構 成 に な っ て お り 、端 部 か ら ボ イ ド が 発 生 し た も の で あ り 、イ プ シ ロ ン 上 段 モ ー タ で は 、セ グ メ ン ト 構 成 で な い た め 、 原 因 が 排 除 で き て い る と 考 え ら れ る 。

③

モ ー タ で 発 生 し た ボ イ ド は 、注 型 前 の 真 空 引 き 時 間 が 不 足 し て い た た め 、イ ン シ ュ レ ー シ ョ ン 中 に 残 存 す る 空 気 が 抜 け 難 く な り 推 進 薬 内 部 に と ど ま っ た も の で あ り 、対 策 と し て 、開 発 時 に 設 定 し た 工 程 を 変 更 し な い こ と に よ り 、同 様 の ポ テ ン シ ャ ル は 排 除 さ れ て い る 。さ ら に イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト で は 、イ ン シ ュ レ ー シ ョ ン の 構 造 が 異 な る こ と か ら 、 イ ン シ ュ レ ー シ ョ ン か ら 発 生 す る 空 気 が 推 進 薬 側 に 移 行 し が た い 設 計 に な っ て い る 。

上 記 の 対 策 を 行 い 、 更 に 資 料

で 再 検 討 し た 気 泡 発 生 メ カ ニ ズ ム の

か ら 工 程 管 理 項 目 の 妥 当 性 を 確 認 し た 。 ま た 、

本 以 上 の モ ー タ で 検 査 を 実 施 し て き た 結 果 、 推 進 薬 内 部 欠 陥 は 確 認 さ れ て お ら ず 、 管 理 さ れ た 工 程 で 品 質 が 安 定 し て い る と 判 断 で き る 。 よ っ て 同 様 な 不 具 合 発 生 ポ テ ン シ ャ ル は 排 除 さ れ て い る こ と 、 こ れ ま で の 保 証 実 績 か ら 、 ボ イ ド 発 生 の 可 能 性 は 極 め て 低 い こ と か ら 工 程 保 証 の み に よ る 間 接 保 証 と す る 。

2.3.3.2.

異 物 混 入 （ 資 料

）

異 物 と は 、 推 進 薬 混 和 、 充 填 時 に 工 具 や 部 品 な ど の 異 物 が 混 入 し た ま ま 硬 化 し 、 推 進 薬 内 部 に 残 存 し た 状 態 を 指 す 。 過 去 に 発 生 し た 異 物 混 入 事 象 と し て は 、

モ ー タ で ワ ッ シ ャ が 混 入 し た 事 例 が あ る が 、 対 策 が と ら れ 、 イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト で は 推 進 薬 内 部 の 異 物 混 入 は 確 認 さ れ て い な い 。 推 進 薬 製 造 工 程 に お け る 異 物 管 理 状 況 を 管 理 す る こ と で 、コ ン タ ミ・異 物 発 生 防 止 の 普 遍 的 な 対 策 を 徹 底 し て 実 施 し て お り 、 製 造 工 程 中 に 異 物 を 混 入 さ せ る ポ テ ン シ ャ ル は 排 除 で き て い る と 判 断 す る 。

2.3.3.3.

ク ラ ッ ク （ 資 料

）

ク ラ ッ ク の 発 生 源 と な り う る の は 、 推 進 薬 物 性 異 常 と 硬 化 条 件 異 常 で あ る 。 他 モ ー タ で ク ラ ッ ク が 発 生 し た 事 例 は 確 認 さ れ て い な い こ と か ら ク ラ ッ ク 発 生 の 確 率 は 低 い と 言 え る 。 ま た 、 仮 に ク ラ ッ ク は 発 生 す る と し て も 、 円 周 方 向 へ の 応 力 が 大 き い 推 進 薬 内 表 面 が 起 点 と な る と 考 え ら れ る た め 、 内 孔 の 目 視 検 査 お よ び 現 状 の 工 程 を 維 持 す る こ と で 工 程 保 証 可 能 で あ る と 判 断 で き る 。

2.3.3.4.

界 面 は く 離 （ 資 料

）

界 面 は く 離 は 、 推 進 薬 注 型 後 の イ ン シ ュ レ ー シ ョ ン と 推 進 薬 の 界 面 に 発 生 す る 、 推 進 薬 注 型 時 の 熱 応 力 に よ る 収 縮 で 発 生 す る 、は く 離 を 指 す 。社 内 文 書

に は く 離 欠 陥 に 関 す る 発 生 要 因

で 検 討 し て い る と お り 、作 業 者 に よ る 工 程 は 、作 業 手 順 を 可 能 な 限 り 明 文 化 し 、 記 録 す る よ う に し て お り 、 基 本 的 に は 工 程 管 理 が 可 能 で あ る と 判 断 す る 。

し か し な が ら 、明 確 に 管 理 項 目 が 設 定 で き な い も の も あ り 、

節 の ボ イ ド と 同 じ よ う に す べ て を 工 程 管 理 の 値 の み で 保 証 す る こ と は 困 難 で あ る 。 し た が っ て 、 直 接 保 証 に よ り 検 査 を 実 施 す る 。 開 発 号 機 で は 設 計 の 妥 当 性 、 製 造 性 を 確 認 す る た め 全 面 非 破 壊 検 査 を 実 施 す る が 、 運 用 号 機 で は 、 設 計 上 ク リ テ ィ カ ル な 部 位 に つ い て 実 施 す る こ と を 前 提 と し 、 そ の 他 の 部 位 を 工 程 管 理 に よ る 間 接 保 証 と す る 。 た だ し 、 設 計 変 更 や 原 材 料 変 更 、 工 程 変 更 が さ れ た 場 合 は 、 再 度 、 開 発 号 機 と し て 全 面 保 証 す る こ と を ベ ー ス と す る 。

2.3.3.5.

リ リ ー フ ブ ー ツ 評 価 （ 資 料

）

固 体 モ ー タ の 推 進 薬 注 型 は 、 図

に あ る と お り 、 材 料 混 和 後 、 モ ー タ ケ ー ス に 充 填 し 、 硬 化 さ せ る 。 硬 化 時 に 推 進 薬 の 熱 収 縮 に よ る 推 進 薬 ～ 断 熱 ゴ ム 間 の 応 力 を 緩 和 さ せ る 必 要 が あ り 、 リ リ ー フ ブ ー ツ と 呼 ば れ る 応 力 緩 和 さ せ る 部 位 が あ る 。 リ リ ー フ ブ ー ツ に よ り 熱 収 縮 に よ る 応 力 は 緩 和 さ れ て い る が 、 リ リ ー フ ブ ー ツ 先 端 近 傍 は 、 推 進 薬 硬 化 時 の 熱 応 力 が 最 大 と な る こ と か ら 、 先 端 部 が 起 点 と な り リ リ ー フ ブ ー ツ が 進 展 す る 可 能 性 が あ る 。

毎 号 機 の 製 品 形 状 の ば ら つ き な ど 要 因 が 一 意 的 で な い た め 、 作 業 工 程 で 保 証 で き

な い こ と か ら 、 硬 化 後 に 非 破 壊 検 査 に よ っ て 直 接 保 証 す る 必 要 が あ る 。

2.3.3.3.

ク ラ ッ ク （ 資 料

）

ク ラ ッ ク の 発 生 源 と な り う る の は 、 推 進 薬 物 性 異 常 と 硬 化 条 件 異 常 で あ る 。 他 モ ー タ で ク ラ ッ ク が 発 生 し た 事 例 は 確 認 さ れ て い な い こ と か ら ク ラ ッ ク 発 生 の 確 率 は 低 い と 言 え る 。 ま た 、 仮 に ク ラ ッ ク は 発 生 す る と し て も 、 円 周 方 向 へ の 応 力 が 大 き い 推 進 薬 内 表 面 が 起 点 と な る と 考 え ら れ る た め 、 内 孔 の 目 視 検 査 お よ び 現 状 の 工 程 を 維 持 す る こ と で 工 程 保 証 可 能 で あ る と 判 断 で き る 。

2.3.3.4.

界 面 は く 離 （ 資 料

）

界 面 は く 離 は 、 推 進 薬 注 型 後 の イ ン シ ュ レ ー シ ョ ン と 推 進 薬 の 界 面 に 発 生 す る 、 推 進 薬 注 型 時 の 熱 応 力 に よ る 収 縮 で 発 生 す る 、は く 離 を 指 す 。社 内 文 書

欠 陥 に 関 す る 発 生 要 因

で 検 討 し て い る と お り 、作 業 者 に よ る 工 程 は 、作 業 手 順 を 可 能 な 限 り 明 文 化 し 、 記 録 す る よ う に し て お り 、 基 本 的 に は 工 程 管 理 が 可 能 で あ る と 判 断 す る 。

し か し な が ら 、明 確 に 管 理 項 目 が 設 定 で き な い も の も あ り 、

節 の ボ イ ド と 同 じ よ う に す べ て を 工 程 管 理 の 値 の み で 保 証 す る こ と は 困 難 で あ る 。 し た が っ て 、 直 接 保 証 に よ り 検 査 を 実 施 す る 。 開 発 号 機 で は 設 計 の 妥 当 性 、 製 造 性 を 確 認 す る た め 全 面 非 破 壊 検 査 を 実 施 す る が 、 運 用 号 機 で は 、 設 計 上 ク リ テ ィ カ ル な 部 位 に つ い て 実 施 す る こ と を 前 提 と し 、 そ の 他 の 部 位 を 工 程 管 理 に よ る 間 接 保 証 と す る 。 た だ し 、 設 計 変 更 や 原 材 料 変 更 、 工 程 変 更 が さ れ た 場 合 は 、 再 度 、 開 発 号 機 と し て 全 面 保 証 す る こ と を ベ ー ス と す る 。

2.3.3.5.

リ リ ー フ ブ ー ツ 評 価 （ 資 料

）

固 体 モ ー タ の 推 進 薬 注 型 は 、 図

に あ る と お り 、 材 料 混 和 後 、 モ ー タ ケ ー ス に 充 填 し 、 硬 化 さ せ る 。 硬 化 時 に 推 進 薬 の 熱 収 縮 に よ る 推 進 薬 ～ 断 熱 ゴ ム 間 の 応 力 を 緩 和 さ せ る 必 要 が あ り 、 リ リ ー フ ブ ー ツ と 呼 ば れ る 応 力 緩 和 さ せ る 部 位 が あ る 。 リ リ ー フ ブ ー ツ に よ り 熱 収 縮 に よ る 応 力 は 緩 和 さ れ て い る が 、 リ リ ー フ ブ ー ツ 先 端 近 傍 は 、 推 進 薬 硬 化 時 の 熱 応 力 が 最 大 と な る こ と か ら 、 先 端 部 が 起 点 と な り リ リ ー フ ブ ー ツ が 進 展 す る 可 能 性 が あ る 。

毎 号 機 の 製 品 形 状 の ば ら つ き な ど 要 因 が 一 意 的 で な い た め 、 作 業 工 程 で 保 証 で き

な い こ と か ら 、 硬 化 後 に 非 破 壊 検 査 に よ っ て 直 接 保 証 す る 必 要 が あ る 。

2.4.

直 接 保 証 に よ る 品 質 保 証

推 進 薬 内 部 欠 陥 は 、

章 の 工 程 保 証 の 考 え 方 を 適 用 し 、イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト 上 段 モ ー タ の 非 破 壊 検 査 は 、 開 発 号 機 で 全 面 の 確 認 を 行 い 、 運 用 号 機 （ 量 産 機 ） で は 適 用 範 囲 を 限 定 し 、 そ れ 以 外 は 工 程 保 証 と す る こ と に よ っ て 低 コ ス ト 化 を 図 る 。

2.4.1.

開 発 号 機 の 品 質 保 証

開 発 号 機 は 、 ロ ケ ッ ト モ ー タ が 設 計 通 り で き て い る か を 確 認 す る 目 的 で 全 面 放 射 線 透 過 検 査 を 適 用 し 製 品 保 証 す る 。

2.4.2.

運 用 号 機 の 品 質 保 証

運 用 号 機 に つ い て は 、 非 破 壊 検 査 を 適 用 す る 部 位 を 各 段 ロ ケ ッ ト で 個 別 に 設 定 す る 。 基 本 的 な 運 用 号 機 に お け る 非 破 壊 検 査 適 用 範 囲 は 、 注 型 後 の 推 進 薬 収 縮 に よ る 熱 応 力 が 増 大 す る 部 位 を 基 本 と す る 。 表

に 開 発 号 機 お よ び 運 用 号 機 に お け る 部 位 ご と の 非 破 壊 検 査 適 用 範 囲 に つ い て 示 す 。 各 段 ロ ケ ッ ト ご と の 保 証 範 囲 は 、

項 お よ び

項 で 示 す 。

（

） 前 方 ド ー ム 部

開 発 モ ー タ に よ る 保 証 実 績 と 、 応 力 緩 和 部 に よ り 推 進 薬 ～ イ ン シ ュ レ ー シ ョ ン 間 の 残 留 応 力 が 緩 和 さ れ 、 剥 離 が 発 生 す る こ と は 極 め て 小 さ い こ と か ら 、 工 程 保 証 と す る 。

（

） 前 方 （ お よ び 後 方 ） リ リ ー フ ブ ー ツ 部

応 力 緩 和 部 は 、 モ ー タ 重 要 部 位 で あ る こ と か ら 、 工 程 保 証 に 非 破 壊 検 査 を 併 用 す る 。非 破 壊 検 査 の う ち 超 音 波 検 査 に て 、欠 陥 が 確 認 さ れ た 場 合 は 、剥 離・ク ラ ッ ク・

位 置 が 不 明 確 で あ る た め 、

線 透 過 検 査 で さ ら な る 健 全 性 の 評 価 を 行 う 。

（

） 平 行 部

開 発 モ ー タ に よ る 保 証 実 績 と 、 応 力 緩 和 部 に よ り 推 進 薬 ～ イ ン シ ュ レ ー シ ョ ン 間

の 残 留 応 力 が 緩 和 さ れ 、 剥 離 が 発 生 す る こ と は 極 め て 小 さ い こ と か ら 、 工 程 保 証 と

す る 。

表

イプシロンロケット非破壊検査適用範囲 ᑐ㇟Ḟ㝗䛸ᑐ㇟䝰䞊䝍㒊఩ ヨ㦂ᶵ䠄㛤Ⓨྕᶵ䠅

ྕᶵ䠄୍㒊㛤Ⓨྕᶵ䠅

ྕᶵ௨㝆䠄㐠⏝ྕᶵ䠅 䛿䛟㞳 ᥎㐍⸆ 䡚

䝸䝸䞊 䝣 䝤䞊 䝒 ௨እ

1

ẁ ᕤ⛬ಖド䛸ᨺᑕ⥺㏱㐣᳨ᰝ䠄

⥺䠅 ᕤ⛬ಖド ᕤ⛬ಖド

ẁ ᨺᑕ⥺㏱㐣᳨ᰝ䠄

⥺䠅 ᕤ⛬ಖド䛸ᨺᑕ⥺㏱㐣᳨ᰝ䠄

⥺䚸

⥺䠅 ᕤ⛬ಖド

ẁ ᨺᑕ⥺㏱㐣᳨ᰝ䠄

⥺䠅 ᕤ⛬ಖド ᕤ⛬ಖド 䝸䝸䞊 䝣 䝤䞊 䝒

1

ẁ ᨺᑕ⥺㏱㐣᳨ᰝ䠄

⥺䠅 ᕤ⛬ಖド䛸ᨺᑕ⥺㏱㐣᳨ᰝ䠄

⥺䠅 ᕤ⛬ಖド䛸ᨺᑕ⥺㏱㐣᳨ᰝ䠄

⥺䠅

ẁ ᨺᑕ⥺㏱㐣᳨ᰝ䠄

⥺䠅 ᕤ⛬ಖド䛸ᨺᑕ⥺㏱㐣᳨ᰝ䠄

⥺䠅 ᕤ⛬ಖド䛸ᨺᑕ⥺㏱㐣᳨ᰝ䠄

⥺䠅

ẁ ᨺᑕ⥺㏱㐣᳨ᰝ䠄

⥺䠅 ᕤ⛬ಖド䛸㉸㡢Ἴ᥈യ᳨ᰝ ᕤ⛬ಖド䛸㉸㡢Ἴ᥈യ᳨ᰝ 䝸䝸䞊䝣䝤䞊䝒ホ౯

ẁ ᨺᑕ⥺㏱㐣᳨ᰝ䠄

⥺䠅 ᕤ⛬ಖド䛸ᨺᑕ⥺㏱㐣᳨ᰝ䠄

⥺䠅 ᕤ⛬ಖド䛸ᨺᑕ⥺㏱㐣᳨ᰝ䠄

⥺䠅

ẁ ᨺᑕ⥺㏱㐣᳨ᰝ䠄

⥺䠅 ᕤ⛬ಖド䛸ᨺᑕ⥺㏱㐣᳨ᰝ䠄

⥺䠅 ᕤ⛬ಖド䛸ᨺᑕ⥺㏱㐣᳨ᰝ䠄

⥺䠅

ẁ ᨺᑕ⥺㏱㐣᳨ᰝ䠄

⥺䠅 ᕤ⛬ಖド䛸㉸㡢Ἴ᥈യ᳨ᰝ ᕤ⛬ಖド䛸㉸㡢Ἴ᥈യ᳨ᰝ

表

イプシロンロケット非破壊検査適用範囲

2.4.2.1.

運 用 号 機 の

段 モ ー タ 非 破 壊 検 査 適 用 範 囲

2

段 モ ー タ の 概 要 図 を 図

に 示 す 。 基 本 的 な 運 用 号 機 に お け る

線 透 過 検 査 の 適 用 範 囲 は 、 重 要 部 位 （ 区 画

区 画

） を 基 本 と す る 。 表

に 適 用 範 囲 を ま と め る 。

① 内 部 欠 陥

内 部 欠 陥 に つ い て は 、

～

項 で 述 べ た と お り 、製 造 工 程 の 管 理 に よ る 間 接 保 証 が 適 用 可 能 で あ る の で 、 開 発 号 機 に 全 面 非 破 壊 検 査 で 確 認 後 、 運 用 号 機 は 工 程 保 証 に よ る 間 接 保 証 と す る 。

② 区 画

前 方 ド ー ム 部 に つ い て 、開 発 号 機 は 全 面

線 透 過 検 査 で 確 認 し 、γ 線 検 査 と の デ ー タ を 比 較 後 、 運 用 号 機 は 工 程 保 証 に よ る 間 接 保 証 と す る 。

③ 区 画

平 行 部 に つ い て 、開 発 号 機 は 全 面

線 透 過 検 査 を 実 施 し 、γ 線 検 査 と の デ ー タ を 比 較 後 、 運 用 号 機 で は 工 程 保 証 に よ る 間 接 保 証 と す る 。

④ 区 画

区 画

と 同 様 に 運 用 号 機 は 、 工 程 保 証 に よ る 間 接 保 証 と す る 。

⑤ 区 画

開 発 号 機 は 、

線 透 過 検 査 で 全 面 保 証 し 、運 用 号 機 は γ 線 検 査 で 直 接 保 証 す る 。

⑥ 区 画

区 画

と 同 様 に 開 発 号 機 は 、

線 透 過 検 査 で 全 面 保 証 し 、 運 用 号 機 は γ 線 検 査 で 直 接 保 証 す る 。

図

段 モ ー タ 超 音 波 探 傷 検 査 適 用 範 囲

表

段モータ 運用号機の非破壊検査適用範囲

ヨ㦂ᶵᙉ໬ᆺ䠄ᆅୖ⇞↝ヨ㦂ᶵ䠅ᙉ໬ᆺ䠄㻞ྕᶵ䠅㻟ྕᶵ௨㝆 㛤Ⓨྕᶵ㛤Ⓨྕᶵ㐠⏝ྕᶵ䠄⛣⾜ᮇ䠅㐠⏝ྕᶵ ෆ㒊Ḟ㝗㼄⥺᳨ᰝ ᕤ⛬ಖド㼄⥺᳨ᰝ ᕤ⛬ಖド㼄⥺᳨ᰝ ᕤ⛬ಖドᕤ⛬ಖド 䛿䛟㞳 Ḟ㝗᥎㐍⸆䡚᩿⇕䝂䝮㼄⥺᳨ᰝ㼄⥺᳨ᰝ㼄⥺᳨ᰝ 䃒⥺᳨ᰝ䃒⥺᳨ᰝ ᕤ⛬ಖド ◚ቯ䝸䝸䞊䝣䝤䞊䝒ホ౯㼄⥺᳨ᰝ㼄⥺᳨ᰝ䃒⥺᳨ᰝ䃒⥺᳨ᰝ

表

段モータ 運用号機の非破壊検査適用範囲

2.4.2.2.

運 用 号 機 の

段 モ ー タ 非 破 壊 検 査 適 用 範 囲

3

段 モ ー タ の 概 要 図 を 図

に 示 す 。 基 本 的 な 運 用 号 機 に お け る 非 破 壊 検 査 適 用 範 囲 は 、 重 要 部 位 を 基 本 と す る 。 表

適 用 範 囲 を ま と め る 。

① 内 部 欠 陥

内 部 欠 陥 に つ い て は 、

～

項 で 述 べ た と お り 、製 造 工 程 の 管 理 に よ る 間 接 保 証 が 適 用 可 能 で あ る の で 、 開 発 号 機 に 全 面

線 透 過 検 査 で 確 認 後 、 運 用 号 機 は 工 程 保 証 に よ る 間 接 保 証 と す る 。

② 区 画

ク ロ ー ジ ャ 部 に つ い て は 、 開 発 号 機 に

線 透 過 検 査 で 確 認 し 、 超 音 波 検 査 の デ ー タ を 比 較 後 、 運 用 号 機 は 工 程 保 証 に よ る 間 接 保 証 と す る 。

③ 区 画

前 方 ド ー ム 部 に つ い て は 、 開 発 号 機 に 全 面

線 透 過 検 査 で 確 認 し 、 超 音 波 検 査 と の デ ー タ を 比 較 後 、 運 用 号 機 は 工 程 保 証 に よ る 間 接 保 証 と す る 。

④ 区 画

平 行 部 に つ い て は 、 開 発 号 機 は 全 面

線 透 過 検 査 を 実 施 し 、 運 用 号 機 で は 工 程 保 証 に よ る 間 接 保 証 と す る 。

⑤ 区 画

開 発 号 機 は 、

線 透 過 検 査 で 全 面 保 証 し 、 超 音 波 検 査 と の デ ー タ を 比 較 後 、 運 用 号 機 は 超 音 波 検 査 で 直 接 保 証 す る 。

⑥ 区 画

区 画

と 同 様 に 開 発 号 機 は

線 透 過 検 査 で 全 面 保 証 し 、運 用 号 機 は 工 程 保 証 に よ る 間 接 保 証 と す る 。

図

段 モ ー タ 超 音 波 探 傷 検 査 適 用 範 囲

表

段モータ 運用号機の非破壊検査適用範囲 ᑐ㇟Ḟ㝗 ᑐ㇟ရ┠ ヨ㦂ᶵ 㻞ྕ ᶵ㻟 ྕᶵ௨㝆 㛤Ⓨྕᶵ 㐠⏝ྕᶵ䠄⛣⾜ᮇ䠅 㐠⏝ྕᶵ ෆ㒊Ḟ㝗 㼄⥺᳨ᰝ ᕤ⛬ಖド ᕤ⛬ಖド ᕤ⛬ಖド 䛿䛟㞳Ḟ㝗 ᥎㐍⸆䡚᩿⇕䝂 䝮㼄 ⥺᳨ᰝ ㉸㡢Ἴ᳨ᰝ ㉸㡢Ἴ᳨ᰝ ᕤ⛬ಖド ◚ቯ 䝸䝸䞊䝣䝤䞊䝒㐍ᒎ 㼄⥺᳨ᰝ ㉸㡢Ἴ᳨ᰝ ㉸㡢Ἴ᳨ᰝ

表

段モータ 運用号機の非破壊検査適用範囲

2.5.

ま と め

推 進 薬 注 型 後 の イ プ シ ロ ン ロ ケ ッ ト の 製 品 保 証 に つ い て 、 開 発 号 機 、 運 用 号 機 と い

う 考 え 方 を 導 入 し 、 開 発 号 機 に 実 施 す る 非 破 壊 検 査 と 運 用 号 機 に 実 施 す る 非 破 壊 検 査

を 変 え る こ と で 低 コ ス ト 化 を 図 る 案 を 提 示 し た 。 と く に 運 用 号 機 に お い て は 、 内 部 欠

陥 （ ボ イ ド 、 異 物 ） に つ い て は 、 過 去 の 発 生 事 例 を 調 査 し 、 対 策 が 取 ら れ 、 同 様 の 不

具 合 発 生 の ポ テ ン シ ャ ル が 排 除 さ れ て い る こ と を 確 認 す る こ と に よ っ て 、 原 材 料 管 理

や 製 造 工 程 管 理 お よ び 製 品 の 一 部 か ら 試 験 片 を 切 り 出 し て 行 う 、間 接 保 証（ 工 程 保 証 ）

を 適 用 す る こ と と し た 。

3. 推 進 薬 超 音 波 探 傷 技 術 の 開 発 （ 資 料 [H] ）

3.1.

背 景

イプシロンロケット試 験 機 では、製 品 保 証 を目 的 に放 射 線 透 過 検 査 を正 規 工 程 として実 施 し ていた。一 方 で、実 機 運 用 中 のトラブルなどによりモータの健 全 性 を確 認 する必 要 がある場 合 、 ロケット組 立 エリアで非 破 壊 検 査 の実 施 が求 められる。実 施 する非 破 壊 検 査 として、放 射 線 透 過 検 査 ではロケットモータを分 解 、種 子 島 への輸 送 等 で高 いコストが発 生 するが、ポータブルな 超 音 波 探 傷 検 査 では、ロケット組 立 時 についても現 地 で外 表 面 から直 接 内 部 の状 態 を確 認 す ることができるからである。よって、第

部 では、推 進 薬 に対 する超 音 波 の伝 搬 特 性 を明 らかに することを目 的 とする。

一 方 で、ロケット組 立 時 においては、モータ外 表 面 にコルクが施 工 されていることが多 いので、

コルク施 工 後 の技 術 も獲 得 しておく必 要 がある。従 来 の透 過 法 では、推 進 薬 内 表 面 に送 信 探 触 子 を接 触 させ、モータ外 表 面 で受 信 する方 法 を用 いるが、ロケッ ト組 立 時 では ノズル等 が組 付 いており、推 進 薬 内 表 面 に探 触 子 を接 触 させることが困 難 である。よって実 機 運 用 中 では 、 外 面 から超 音 波 を発 信 し、外 面 から受 信 し検 査 を行 うことが求 められる。

これまでの知 見 では、高 減 衰 材 である推 進 薬 を透 過 し、さらに高 減 衰 材 のコルクを透 過 する ことは困 難 であると思 われていたが、筆 者 らはこれまでに、実 機 モータに対 して透 過 法 を用 いた 超 音 波 探 傷 検 査 の適 用 し、発 信 周 波 数 を

、周 波 数 フィルタを用 いることで透 過 性 を確 認 できている

。詳 細 は資 料

に示 す。

実 薬 に比 べ取 扱 が容 易 なダミー推 進 薬 を用 いて、ダミー推 進 薬 の超 音 波 減 衰 曲 線 から推 進 薬 厚 さ

程 度 までの実 モータにおける超 音 波 減 衰 曲 線 を予 測 し、評 価 することを目 的 とし、以 下 の手 順 で減 衰 モデルを作 成 した。

(1)

算 出 する減 衰 モデルを定 義 する。

(2)

使 用 した

つの探 傷 器 の推 進 薬 における減 衰 率 の差 を比 較 する。

(3)

実 推 進 薬 とダミー推 進 薬 の音 速 の比 較

厚 さによる依 存 性 を比 較 する。

(4)

推 進 薬 厚 さの薄 い領 域 でダミー推 進 薬 と実 推 進 薬 の減 衰 を比 較 する。

(5)

減 衰 曲 線 を作 成 する周 波 数 を選 定 する。

(6)

モータケースとコルクの減 衰 量 を評 価 する。

(7)

ダミー推 進 薬 の減 衰 曲 線 から実 際 の推 進 薬 注 型 後 のモータにおける減 衰 曲 線 を予 測

評 価 する。

3.2.

推 進 薬 超 音 波 モ デ ル

モータ外 面 からできる技 術 の確 立 として、地 燃 モータ、実 機 モータの結 果 をふまえて、先 ず初 めに内 孔 からの透 過 法 で欠 陥 検 出 性 を確 認 し、識 別 欠 陥 サイズを確 認 する。次 に外 面 からの 透 過 法 を検 討 する。本 報 告 では、実 機 検 査 前 に推 進 薬 超 音 波 モデルを作 成 し、欠 陥 識 別 性 を検 討 する。

サ ブ サ イ ズ 試 験 片 と 実 機 で は 、 推 進 薬 厚 さ の ほ か に 複 合 材 モ ー タ ケ ー ス （ 以 降 、

と 呼 ぶ）板 厚 と断 熱 ゴム（以 降 、インシュレーションまたは

と呼 ぶ）板 厚 が異 なるが、推 進 薬 の 厚 みに対 し、

も

の板 厚 も考 慮 しなくても影 響 は少 ないと考 える。そこで、サブサイズ 試 験 片 の健 全 部 の透 過 強 度 に、階 段 状 ダミー推 進 薬 を用 いて、推 作 成 した推 進 薬 の減 衰 率 をかけて実 機 大 の推 進 薬 厚 さへ拡 張 する。次 に、実 機 大 のモータに欠 陥 があった場 合 透 過 強 度 をサブサイズ試 験 片 の欠 陥 の透 過 強 度 から算 出 し、

以 上 の感 度 差 が得 ることができれ ば、実 機 大 でも欠 陥 識 別 できると考 える。よって、

以 上 の感 度 差 が得 られる欠 陥 寸 法 を検 討 する。以 下 に評 価 方 法 と模 式 図 を図

にまとめる。また、

号 機 実 機 モータでその結 果 を 検 証 するために、シリンダー部 コルク未 接 着 部 に対 し、欠 陥 を模 擬 したコルクを用 いて上 の結 果 を評 価 する。その上 で、 ダミー推 進 薬 を用 いて実 機 検 査 の 成 立 性 につ いて検 証 できる推 進 薬 超 音 波 モデルの検 証 を行 う。

図

推 進 薬 超 音 波 モ デ ル

3.2.1.

ダ ミ ー 推 進 薬 と 実 機 推 進 薬 の 超 音 波 特 性

固 体 推 進 薬 は 一 般 に

（ 過 塩 素 酸 ア ン モ ニ ウ ム （ 酸 化 剤 ）） 粉 末 と

（ 末 端 水 酸 基 ポ リ ブ タ ジ エ ン （ 燃 料 バ イ ン ダ ）） お よ び 助 燃 材

（ ア ル ミ ニ ウ ム （ 金 属 燃 料 ））粉 末 か ら 構 成 さ れ る 。本 検 証 を 行 う 上 で 、推 進 薬 を 用 い よ う と す る と 、火 薬 作 業 と な る 。 検 査 場 所 の 制 限 、 検 査 器 材 の 制 限 等 か ら 富 岡 で 推 進 薬 の 超 音 波 特 性 を 取 得 す る 場 合 、 ダ ミ ー 推 進 薬 を 用 い て 各 種 試 験 を 行 っ て い る 。 ダ ミ ー 推 進 薬 は

の 代 わ り に ガ ラ ス ビ ー ズ が 入 っ て お り 不 燃 性 で あ る こ と か ら 、 火 薬 エ リ ア 外 で も 簡 単 に デ ー タ を 取 得 す る こ と が で き る 。 た だ し 、 ダ ミ ー 推 進 薬 と 実 推 進 薬 で は 超 音 波 特 性 が 異 な っ て お り 、 特 に 音 速 、 透 過 減 衰 特 性 が 異 な る こ と か ら 、 ダ ミ ー 推 進 薬 で の 検 証 結 果 が 実 機 デ ー タ と 異 な っ て い た 。

そ こ で 、 同 じ 試 験 条 件 化 で ダ ミ ー 推 進 薬 と 実 推 進 薬 の 超 音 波 特 性 を 取 得 し 、 ダ ミ ー 推 進 薬 の 超 音 波 特 性 か ら 実 推 進 薬 で の 超 音 波 特 性 を 予 測 す る 。

3.2.2.

超 音 波 探 傷 器 に よ る 探 傷 感 度 の 比 較

本 試 験 で は 、高 周 波 数 ま で 対 応 し て い る ポ ー タ ブ ル タ イ プ（ エ ポ ッ ク

）と 高 電 圧 、

低 周 波 数 を 発 生 可 能 な タ イ プ（

）の

種 類 の 探 傷 器 を 用 い る 。図

に

使 用 す る 探 傷 器 を 示 す 。 エ ポ ッ ク

は 受 信 波 を 相 対 強 度 で 表 示 す る の に 対 し 、

は 透 過 電 圧 値 を 出 力 す る 。 ま た 、 エ ポ ッ ク

で は 励 起 電 圧 が

の

種 し か な い た め 励 起 電 圧 値 が わ か ら な い 。 高 周 波 数 と 低 周 波 数 の 透 過 波 強 度 と 推 進 薬 厚 さ の 関 係 を 見 る た め に は 、

つ の 探 傷 器 の デ ー タ を 扱 う 必 要 が あ る た め 、

つ 探 傷 器 の 比 較 を 行 う 。同 じ 対 象 物 に 同 じ 周 波 数 、同 じ 探 触 子 を 用 い て 初 め に

の 板 厚 の ダ ミ ー 推 進 薬 の 透 過 強 度 を そ れ ぞ れ 取 得 し 、 差 を 補 正 値 と し て 乗 じ て

つ の 透 過 強 度 を 合 わ せ る 。 そ の 補 正 値 を 使 っ て

つ の 探 傷 器 の 透 過 波 強 度 と 推 進 薬 厚 さ の 関 係 を 図

に 示 す 。 指 数 近 似 で 近 似 曲 線 を 描 い た （ 理 由 は 後 述 ）。 推 進 薬 厚 さ が 小 さ い 領 域 で

の 相 対 強 度 が エ ポ ッ ク

に 比 べ 高 い が 、

未 満 の 差 で あ る こ と お よ び 、 本 試 験 で 見 た い 領 域 は 推 進 薬 厚 さ が 大 き い 領 域 で あ り 、 そ の 領 域 で は 差 が な い こ と か ら 、 同 一 と み な し て 以 降 の デ ー タ を 評 価 す る 。 探 傷 器 仕 様 は 、 第

部 表

に 示 す 。 探 触 子 は 、 オ リ ン パ ス 製 中 心 周 波 数

（

） の 探 触 子 を 用 い た 。

図

超 音 波 探 傷 器

（ 左 ） エ ポ ッ ク

図

超 音 波 探 傷 器 の 感 度 比 較

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 200 400 600 800 1000

相 対 強 度

推進薬厚さ

エポック

3.2.3.

ダ ミ ー 推 進 薬 と 実 機 推 進 薬 の 音 速 の 比 較

音 速 の 測 定 は 、 疑 わ し い 指 示 が 検 出 さ れ た 際 に 、 深 さ 方 向 の 位 置 や 、 疑 似 指 示 と の 区 別 に 必 要 と な る 重 要 な パ ラ メ ー タ で あ り 、推 進 薬 ～

～

～ コ ル ク 等 の 界 面 で の 音 響 反 射 率 に も 音 速 の 項 が 含 ま れ て い る た め 、 ダ ミ ー 推 進 薬 と 実 推 進 薬 の 音 速 の 比 較 を 行 う こ と は 有 意 性 が あ る 。

ダ ミ ー 推 進 薬 の 音 速 測 定 は 、 著 者 ら が 所 有 し て い る 大 型 ダ ミ ー 推 進 薬 （ 透 過 厚

、

） と 階 段 状 ダ ミ ー 推 進 薬 の 各 厚 み に 対 し て 行 い 、 実 推 進 薬 は

種 各

個（ 計

つ ）で 実 機 モ ー タ の 製 造 性 確 認 用 試 験 片（

硬 化

個 、

硬 化

個 ） を 用 い る 。 階 段 状 ダ ミ ー 推 進 薬 を 図

に 示 す 。

試 験 条 件 を 表

に 、 探 傷 形 態 を 図

に 示 す 。 音 速 測 定 は 透 過 法 を 用 い て 実 施 し た 。ま た 、周 波 数 は 実 機 で 使 用 し て い る 探 触 子 よ り 時 間 分 解 能 の 高 い

の 探 触 子 を 使 用 し た 。探 傷 方 法 は 、測 定 前 に 、事 前 に 音 速 が 既 知 の 標 準 試 験 片 を も ち い て ゼ ロ 点 を 補 正 し 、 第

透 過 波 到 達 ま で の 時 間 か ら 音 速 を 算 出 し た 。 予 測 し て い た 通 り 、実 推 進 薬 と ダ ミ ー 推 進 薬 で は 音 速 が 異 な り 、推 進 薬 厚 さ に は 依 存 し な い 結 果 と な っ た 。 よ っ て 、 今 後 推 進 薬 の 検 討 を 行 う 場 合 は 、 実 推 進 薬 の 音 速 は 、 約

と し 、ダ ミ ー 推 進 薬 は 約

と し て 計 算 す る 。音 速 に 差 が 出 た の は 、ガ ラ ス ビ ー ズ と

に よ る 材 質 差 お よ び 粒 度 配 合 差 と 推 進 薬 の 経 年 変 化 が 考 え ら れ る が 、

が 所 有 す る 違 う 時 期 に 製 造 し た ダ ミ ー 推 進 薬 に つ い て も ほ ぼ 同 じ こ と か ら 数 年 の 経 年 変 化 で は 音 速 が 変 わ る こ と は な い と 考 え ら れ る 。今 後 も ダ ミ ー 推 進 薬 の 音 速 を 定 期 的 に 計 測 す る こ と で 音 速 の 経 年 変 化 に つ い て 検 討 す る こ と が で き る た め 、今 後 も 音 速 を 継 続 し て 測 り 続 け て い く こ と を 課 題 と す る 。

図

階 段 状 ダ ミ ー 推 進 薬

表

音 速 測 定 試 験 条 件 探傷器

電圧 周波数

探触子 オリンパス　V103（1MHz/0.5inch）

1MHz Hi エポック４+

厚 み （ 左 か ら ）

140mm 169mm 179mm 209mm 219mm 259mm 270mm 289mm

図

実 推 進 薬 音 速 測 定 形 態

3.2.4.

ダ ミ ー 推 進 薬 と 実 推 進 薬 の 透 過 強 度 の 比 較

3.2.3

項 の 結 果 か ら 同 一 条 件 下 で の 超 音 波 透 過 強 性 も 異 な る こ と が 想 定 さ れ る 。そ こ で 、 透 過 法 を 用 い て 、 各 推 進 薬 厚 み に 対 す る 透 過 波 の 強 度 を 求 め 、 実 推 薬 と ダ ミ ー 推 進 薬 の 減 衰 特 性 を 比 較 す る 。 試 験 条 件 は 表

を 用 い て 行 っ た 。

結 果 を 図

に 示 す 。超 音 波 の 減 衰 は 一 般 的 に 式

に 従 う た め 相 対 強 度

は 式

を

に つ い て 解 く と 式

の よ う に な り 、 指 数 近 似 で 近 似 曲 線 を 描 い た 。 ま た 、相 対 透 過 強 度

に 対 す る 各 透 過 強 度 の 比 に 変 換 す る と 、図

の よ う に な り 、 縦 軸 を

表 示 し て い る の で 線 形 近 似 で 近 似 曲 線 を 描 く こ と が で き 、 傾 き が 減 衰 比 と な る 。

ダ ミ ー 推 進 薬 、 実 推 進 薬 と も に 、 厚 さ

以 上 で は 、 図

の 傾 き が

の 直 線 と な っ て お り 、 式

の α は −

と 評 価 で き る 。 た だ し 、 ダ ミ ー 推 進 薬 は 、 厚 さ

の 領 域 で 透 過 強 度 が 急 激 に 低 下 し て お り 、そ の 結 果 、ダ ミ ー 推 進 薬 に 対 し 実 推 進 薬 の 方 が 約

高 い 値 と な っ た 。こ の こ と は 、透 過 強 度 が 式

で は な く 、式

ま で の 透 過 強 度 の 急 激 な 低 下 で あ り 、 詳 し く は 次 章 で 検 証 す る 減 衰 率 の 周 波 数 依 存 性 で あ る と 考 え ら れ る 。

以 上 を ま と め る と 、 減 衰 率 は ダ ミ ー 推 進 薬 と 実 推 進 薬 で

次 の オ ー ダ ー で よ く 一 致 し 、ダ ミ ー 推 進 薬 で 検 討 し た 結 果 に

足 す こ と で 実 推 進 薬 の 透 過 強 度 を 予 測 で き る と 考 え る 。 実 推 進 薬 単 体 の 超 音 波 特 性 は 試 験 片 の 都 合 か ら 取 得 す る こ と が 困 難 で あ る た め 以 上 の 関 係 を 今 後 制 度 検 証 し て い く 必 要 が あ る 。

ま た 、 実 機 探 傷 の 際 は 、

段 モ ー タ 、

段 モ ー タ と も に 励 起 周 波 数

で 探 傷 し て い る こ と か ら 、

で の 減 衰 率 を 考 え る 必 要 が あ る 。

� � � 1 � � 20 ��� ��

� � ������� �

(1)

�

� �

10

⁽²⁾

��� ��

� � � � �� 20 �

� � � (3)

x:

距 離

： 減 衰 係 数

P(x)

： 伝 搬 距 離

に お け る 強 度

： 入 射 時 の 強 度

C:定 数

図

ダ ミ ー 推 進 薬 と 実 推 進 薬 の 減 衰 率 の 比 較 （

）

図

ダ ミ ー 推 進 薬 と 実 推 進 薬 の 減 衰 率 の 比 較 （

）

3.2.5.

推 進 薬 超 音 波 の 最 適 周 波 数

減 衰 係 数

は 周 波 数 に 依 存 し 、 特 に 固 体 推 進 薬 の よ う に 高 減 衰 材 で は そ の 影 響 が 大 き い と 考 え ら れ る 。減 衰 係 数

は 式

で あ ら わ さ れ 、粘 性 減 衰 と 拡 散 減 衰 よ っ て 決 ま る 。式

の 第

項 が 拡 散 減 衰 を あ ら わ し 、拡 散 減 衰 は 材 料 の 結 晶 粒 の 大 き さ と 波 長 の 影 響 を 受 け 、 波 長 に 対 し 結 晶 粒 が 大 き い ほ ど 拡 散 の 影 響 は 大 き く な る 。 す な わ ち 、 周 波 数 が 高 い ほ ど 急 激 に 透 過 強 度 が 減 衰 す る こ と を 示 す 。

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0

0 50 100 150 200 250 300 350

相 対 強 度

推進薬厚さ

ダミー推進薬 実推進薬

y = -0.20 x - 17.56 y = -0.20 x - 8.78

-90.0 -80.0 -70.0 -60.0 -50.0 -40.0 -30.0 -20.0 -10.0 0.0

0 100 200 300 400

相 対 エ コ ー 高 さ

推進薬厚さ

ダミー推進薬

実推進薬

図

に

と

の 透 過 強 度 の 違 い を 示 す 。 プ ロ ー ブ を

と

の

種 類 用 意 し 、比 較 で き る よ う に エ コ ー 高 さ を 規 格 化 し た 。

で は 、

が 透 過 限 界 だ っ た が 、

で は 推 進 薬 高 さ

以 上 で も 透 過 波 が 確 認 で き て お り 、 減 衰 率 は

倍 以 上 の 差 が あ り 、 推 進 薬 厚 さ

近 傍 で

以 上 の 感 度 差 が あ っ た 。ま た 、線 形 関 係 領 域 で の 減 衰 率 の 差 以 上 に

の 厚 さ で の 急 激 な 減 衰 が

で は ほ と ん ど 見 ら れ な い の に 対 し 、

で は 、 −

程 度 の 大 き な 値 と な っ て い る こ と が わ か る 。

推 進 薬 透 過 厚 さ に 対 す る

の 透 過 波 の 中 心 周 波 数 の 変 位 と 減 衰 比 を 図

に 示 す 。 こ れ を 見 て も わ か る と お り 、 推 進 薬 厚 さ 数 十

で 既 に 透 過 波 の 中 心 周 波 数 が

以 下 に な っ て い る こ と が わ か る 。こ れ に よ り

で 推 進 薬 に 入 射 し た 超 音 波 は 高 周 波 成 分 が 拡 散 減 衰 し 急 激 に 透 過 強 度 が 下 が っ て い る こ と を 示 す 。 推 進 薬 厚 さ

に お け る 周 波 数 分 布 お よ び 推 進 薬 厚 さ

に お け る 周 波 数 分 布 を 図

お よ び 図

に 示 す 。使 用 し た 探 傷 器 は

、探 触 子 は

で 励 起 周 波 数

と し て い る 。

一 般 に 周 波 数 を 高 く し た 方 が 時 間 分 解 能 が 高 い た め 、 欠 陥 の 推 定 に は 適 し て い る こ と か ら 、 推 進 薬 透 過 厚 さ

以 下 で は

で の 探 傷 の 方 が 精 度 が よ い 。 一 方 、

段 モ ー タ の よ う に 透 過 厚 さ が

を 超 え る 場 合 、図

に 従 い 、中 心 周 波 数

以 下 で 超 音 波 を 発 信 す る こ と が 望 ま し い 。

ߙ ൌ ܣ݂ ൅ ܤ݂

⁽⁴⁾

A,B,N

： 定 数

： 周 波 数

図

と

に よ る 透 過 強 度 の 比 較

-70.0 -60.0 -50.0 -40.0 -30.0 -20.0 -10.0 0.0 10.0

0 200 400 600 800 1000

相 対 エ コ ー 高 さ

推進薬厚さ

ダミー推薬

ダミー推薬

図

推 進 薬 厚 さ と 透 過 強 度 、 中 心 周 波 数 の 比 較

図

推 進 薬 厚 さ

に お け る 受 信 波 の 周 波 数 分 布

―Amplitude

―