In Nederlands Engels
Home page Organizational Structure Launches Projects Rocket motors Pictures NERO History Join NERO Definitions Safety Research Links Sitemap Search
NERO Projecten H5 raket H5a vlucht
Logo  

Verslag H5a raketvlucht



Inhoud
1 Opbouw van de raket
2 Wat er aan vooraf ging
3 Reconstructie van de vlucht
4 Conclusie

De H5 is op de NLC tragisch aan zijn einde gekomen als gevolg van een vroegtijdige parachutering kort na de boost fase. De aanvankelijk nog 2.10 meter lange raket werd bij de inslag samengeperst- tot een pakketje van 70 centimeter. Slechts een paar onderdelen konden in min of meer onbeschadigde toestand uit het wrak worden verwijderd. Dit artikel beschrijft in grote lijnen het verloop van het H5 project en de reconstructie van de rampzalige vlucht aan de hand van de schaarse gegevens. Verder wordt aangegeven welke maatregelen zullen worden genomen om bij de H6 een voorspoedige vlucht te garanderen.



 

1.

 

Opbouw van de raket [Top] [Inhoud] 


De configuratie van de H5 laat zich als volgt beschrijven. De totale lengte bedroeg ongeveer 2.10, de uitwendige diameter 10,4 cm. Onderaan bevindt zich de inmiddels welbekende TG-10 motor. Het middencompartiment wordt in beslag genomen door de instrumentatie modules. Dit waren de volgende: 
  • batterijpakket;
  • connection board (een soort schakelcentrum);
  • timer unit;
  • instrumentatie unit;
  • zender.

Een dipool-antenne is langs de onderkant van de romp aangebracht. In het bovenste compartiment bevindt zich het parachuteringssysteem. Dit bestaat uit een kleine loodsparachute, een hoofdparachute, en twee pyrosystemen: ťťn om het luik aan de zijkant van het parachutecompartiment weg te schieten, en ťťn om de hoofdparachute vrij te maken. De neuskegel, tot slot, is ontworpen op minimale dragcoefficiŽnt in het transsone snelheidsgebied (tussen Mach 0,8 en 1,2). 


 

2.

 

Wat er aan vooraf ging [Top] [Inhoud] 


De directe stimulans om de H5 te bouwen was de aankondiging van de Nederlandse Lanceer Campagne 1987. Dit heeft de ontwerpactiviteiten binnen de afdeling in ieder geval in positieve zin beÔnvloed. Primair doel van het H5-project was het construeren van een complete raket die een zo hoog mogelijke snelheid moest bereiken, met gebruikmaking van bekende technieken en beproefde materialen. Met een complete raket" wordt hier bedoeld dat hij een volledig recuperatiesysteem moest bevatten en dus ook de hiervoor noodzakelijke elektrische systemen. Een aantal belangrijke ingrediŽnten voor een succesvol ontwerp lagen voor het grijpen: een Joegoslavische TG-10 motor, een aanbod van een fabrikant (Verstede) om voor ons een lichtgewicht carbon-fiber rompbuis te maken, en een toenemende kennis van zaken betreffende de stromingsweerstand van projectielen in het transsone snelheidsgebied. Optimalisering berekeningen hadden aangetoond dat voor een (gegeven) rompdiameter van 104 mm en bij een massa tussen 7,5 en 8,5 kg de bereikte hoogte maximaal zou zijn, namelijk ruim 3,5 km. De massa van de raket moest dus onder de 8,5 kg gehouden worden. 

Dit bleek al weldra een zware opgave, mede doordat de massa van de motor plus de minimaal noodzakelijk geachte voorzieningen, exclusief vinnen en romp, reeds op 6,5 kg uitkwam. Toen de gehele combinatie amper een week voor de lancering voor het eerst werd gewagen bedroeg het gewicht niet minder dan 9,5 kg! Bovendien moesten er hier en daar nog voorzieningen aangebracht worden. 

De aardige primeur als eerste NERO-afdeling een complete supersone raket te laten vliegen, kan dus niet meer gehaald worden,. Niettemin hadden we wel een hoop ervaring opgedaan met technieken voor lichtgewicht constructies. Zoals bijvoorbeeld het deblockingdevice van 100 gram, de instrumentatie houder van slechts 190 gram. de segment koppelstukken van 290 gram, etcetera. Achteraf blijkt toch een "Penny-wise, pound-foolishness" beleid te zijn gevoerd. 

Een voorbeeld ter illustratie: Stel dat je besluit om de raket eenvoudig te houden en dat je daarom voor de parachutering geen ontkoppelsysteem wilt gebruiken. Bovendien wil je de temperatuur op de punt van de neus meten, dus daar mag de parachute niet uitkomen. 

Gevolg: de pŠrachutering moet plaatsvinden via een luik aan de zijkant.
Gevolg: de gebruikte buisconstructie wordt zwakker op deze plaats.
Gevolg: de instrumenthouder moet onder het parachutecompartiment worden geplaatst om de constructie niet te zwaar te belasten.
Gevolg: de lichte delen van de raket bevinden zich nu het dichtstbij de neus, dus het zwaartepunt ligt erg laag.
Gevolg: teneinde een positieve static margin te behouden moeten de vinnen extra groot worden.
Gevolg: omdat de vinnen extra groot moeten worden, wordt extra massa toegevoegd onder aan de raket, wat slecht is voor toch al kritieke static margin, zodat de vinnen eigenlijk extra extra groot gemaakt moeten worden.

Op deze manier neemt de massa van de gehele raket explosief toe. Het is natuurlijk zaak om zo'n neerwaartse spiraal te doorbreken. Het probleem bij de ontwikkeling van de H5 is geweest dat er lange tijd zoveel onzekere factoren hebben meegespeeld (sterkte en gewicht van de koolstof buis) dat het zicht op de massaverdeling van de raket ontbrak. Onder andere hierdoor is de uiteindelijke massa 1,5 kg groter geworden dan we aanvankelijk hadden becijferd. 

Overigens is deze ineffectieve constructie niet de oorzaak geweest van het falen. De raket maakte in de vlucht een zeer stabiele indruk, zowel tijdens de aangedreven als de ballistische fase. 

In schrille tegenstelling tot de technische moeilijkheden die overwonnen moesten worden bij de mechanische constructie, stand het tamelijk voorspoedige verloop van de bouw van het elektronisch deel van de raket. Afgezien van de gebruikelijk ontwikkelingsprobleempjes liep de zaak gesmeerd. De meeste elektronische units waren in feite varianten op bestaande "gekwalificeerde" ontwerpen en we hebben er geen moment aan getwijfeld dat alles op tijd zou werken. 

De meetgegevens worden tijdens de vlucht opgeslagen in een NOVRAM (non-volatile RAM, met back-up lithium cel). Na afloop van de vlucht kan de vluchtinformatie uitgelezen worden door de NOVRAM aan te sluiten op een speciaal hiervoor geconstrueerde interface met een C64-computer. Een dergelijke snelle verwerking van de vluchtinformatie en meetgegevens, direct na de recovery, zou ook een NERO primeur hebben opgeleverd. Vergelijkbare en ook meer geavanceerde systemen hebben in het verleden tot dusver namelijk altijd voortijdig de geest gegeven. 

Bij nader inzien blijkt er een duidelijk zwak punt aan te wijzen te zijn in de constructie van de H5: het op elkaar afstemmen van de mechanica en de elektronica. Enerzijds was er een prima (zij het wat inefficiŽnte) mechanische constructie, met een goed werkende luik-release systeem en deblockingdevice voor de parachutering. Anderzijds werkte de elektronica uitstekend: alle schakelingen lagen weken voor de lancering reeds vast en waren getest. 

Als gevolg van de enorme tijdsdruk zijn echter bepaalde electrisch/mechanische "interface-problemen" voortdurend naar de toekomst geschoven. Met als gevolg dat deze problemen allemaal op het laatste moment moesten worden opgelost, zodat de kwaliteit van het geheel er wel onder moest lijden. Welke waren deze interface-problemen? Zij waren talrijk: 

  • In de neuskegel moest, vlakbij het thermokoppel. een versterker printje komen. Hoe dat moest worden gemonteerd was niet duidelijk. Uiteindelijk is het vastgelijmd "tegen het plafond".
  • In de neuskegel moest een akoestisch alarm geplaatst worden (een buzzer). Zelfde verhaal als hiervoor. ∑ Bij het testen van het pyroboutbout systeem bleek de hoofdschakelaar van het elektrisch systeem vernield te zijn als gevolg van de gasdruk en de schokgolf.
  • De sensors in het parachuteringssysteeem moesten met plakband worden vastgezet omdat er over de details van zo'n constructie niet goed was nagedacht.
  • Een hele berg elektronische componenten. vallende onder het begrip "diversen", moest ergens in de raket worden ondergebracht, want ze pasten niet meer in de hiervoor bestemde dozen (units). Uiteindelijk zijn deze componenten op twee ad-hoc constructies ondergebracht, welke werden voorzien van de naam "connection-board".
  • De sprietantenne moest in het motorcompartiment bevestigd worden (overigens een prima idee gebleken). Bij nader inzien bleek het sprietje niet meer op degelijke wijze aan de steunplaat bevestigd te kunnen worden zonder het gehele motorcompartiment te demonteren. Daar was geen tijd meer voor dus het moest maar met een stukje tape.

Bovenstaande opsomming illustreert dat in de raket tal van systemen zaten die op zich wel goed functioneerden, maar die door de slechte afwerking eigenlijk een veiligheidsrisico voor de raket zijn gaan vormen. Uit de geschiedenis van de NERO weten we inmiddels dat gedegenheid en succes in de rakettechniek hand-in-hand gaan. Alles wat tijdens een vlucht mis kan gaan, gaat in de praktijk ook mis. De vraag is slechts: op welk moment? 

Hieruit kunnen we concluderen dat het met de H5 wel mis moest gaan.



 

3.

 

Reconstructie van de vlucht [Top] [Inhoud]


De lancering zou plaatsvinden op zaterdag 30 mei om 11.00 u in de ochtend. De weersomstandigheden waren belazerd: het regende zachtjes, de lanceertoren was praktisch aan het oog onttrokken door flarden mist. Alles was grauw en somber. De temperatuur bedroeg ongeveer 12 graden. Gelukkig waaide het niet. 

Onder zulke condities gaat alles stroef. Tot overmaat van ramp bleek de H5 niet in de houten lanceerstelling te passen: de vinnen konden de dwarsspanten raken als de raket meer dan ongeveer 15 graden roteerde. De toren moest worden neergehaald om de raket er weer uit te krijgen. Gelukkig kan in zeer korte tijd de mobiele 4-meter toren van afdeling Drechtsteden in gereedheid worden gebracht. Zo kon de H5 dan alsnog, met een vertraging van een half uur, gelanceerd worden. 

Na ontsteking steeg de raket stabiel op en dook vrijwel ogenblikkelijk het laaghangende wolkendek in, waardoor hij aan het oog werd onttrokken. Via de telemetrie had men op dat moment kunnen waarnemen dat er wat was misgegaan, maar als gevolg van de spanning van het moment en de herrie was dat nog tot niemand doorgedrongen. 

De verwachte knal na ongeveer 30 seconden bleef uit. Even later kan men over het terrein het gevreesde gefluit van een neerstortende raket horen. Toen dit korte tijd later abrupt stopte en ook de telemetrie niets dan ruis liet horen drang het tot het publiek door dat de H5 verleden tijd was. 

De verslagenheid was graat: zes maanden hard gewerkt, op het laatst zelfs dag en nacht. Een dan alles aan flarden in een fractie van een seconde. Waar doe je het in godsnaam voor vraag je je dan af. 

Hoewel niemand de raket had zien neerkomen bleek de recoveryploeg toch in korte tijd het wrak gevonden te hebben, aan de hand van de aanwijzingen van opper Teela en mensen van de waarnemingspost Barbara (de bunker). De landingsplaats bleek, vanaf de lanceertoren gerekend, 600 meter naar het oosten te liggen. De hoofdparachute zat nog in opgevouwen toestand in het wrak. De lijnen van de loodsparachute waren kapotgerukt. De pyrobout, die het luik moest ontgrendelen, had gefunctioneerd. Het luik zelf en de loodsparachute waren weg. 

Het was duidelijk dat een vroegtijdige parachutering had plaatsgevonden bij (zeer) hoge snelheid, waardoor de loodsparachute was vernield en dus niet meer in staat was geweest de loodsparachute uit de capsule te trekken. De brandende vraag rees nu of het luik als gevolg van vroegtijdige pyro-actie, of door mechanische oorzaken was geopend. Hiervoor moest het luik worden teruggevonden. Na een intensieve speuractie slaagde men hier inderdaad in. Het luik vertoonde kruitsporen. Het falen van het parachuteringssysteem was dus te wijten geweest aan een vroegtijdige ontsteking van de pyrobout. Dat kan alleen terug te voeren te zijn op het falen van het elektrische systeem, met name de timers, connectionboard of bedrading. 

In de hoop nadere conclusies te kunnen trekken uit de meetgegevens in de NOVRAM, werd deze voorzichtig met pincet en ijzerzaag uit het wrak losgemaakt. Diverse aansluitpootjes waren afgebroken. Echter na een chirurgische ingreep van een uur kon de NOVRAM worden aangesloten op het C64-computersysteem. De chip bleek helaas niet-reproduceerbare informatie te bevatten en was dus blijkbaar ook gesneuveld bij de impact. Een later detailonderzoek wees overigens uit dat de inwendige lithiumbatterij nog vol was en dat de aansluitinqen met de chip niet waren verbroken. 

Nadat de parachute uit het wrak was gehaald, deze was slechts licht beschadigd, bleek dat het deblockingdevice correct had gefunctioneerd. Dat moet dan eveneens tijdens de vlucht zijn gebeurd, want de kruitlading ontsteekt niet spontaan bij een inslag. Het is ook zeer onwaarschijnlijk dat de zuiger in achterwaartse richting (=tegengesteld aan de krachten bij impact) door het bufferplaatje zou kunnen penetreren. De corresponderende timer stond afgesteld op meer dan 100 seconden, veel later dan het tijdstip van inslag. 

Nu werd het tijd de radiosignalen te bestuderen. 

Ongeveer 2.2 seconde na de start, dus vlak na het uitbranden van de motor, bleken alle systemen gelijktijdig te hebben gefunctioneerd. Die toestand bleef onveranderd tot het moment van impact, na een werkelijke vluchttijd van 36.7 + 0.5 seconde. Bezien de zeer verschillende opbouw van het deblockingdevice en het pyrobout systeem kan een directe mechanische oorzaak, bijvoorbeeld het aangrijpen van trillingskrachten op deze systemen, nooit de activering tot stand hebben gebracht. De systemen zouden dan namelijk niet op exact hetzelfde moment hebben gewerkt, maar na elkaar of slechts een van de twee. Dat wijst ook op een gemeenschappelijk oorzaak, namelijk in het elektrisch systeem. 

Een vergelijkbaar argument gaat op voor de timers en de bedrading naar de ontstekers: praktisch alle systemen waren gescheiden uitgevoerd. Er zijn in het elektrisch systeem slechts een paar punten te vinden waar kortsluiting of losraken van een enkel component tot vroegtijdige werking van alle systemen aanleiding kan geven. Deze punten bevinden zich op het connectionboard (het schakel- en distributiecentrum van de raket) en wel ter plaatse van de voedingsstabilisator. 

Helaas is het zo dat niet meer met zekerheid de precieze gang van zaken kan worden gereconstrueerd, want de eventuele bewijsstukken zijn vernietigd. Wel is het zo dat hier met zeer grote waarschijnlijkheid de oorzaak van het falen van de H5 moet worden gezocht. De directe aanleiding van de kortsluiting moet dan het optreden van een staande trilling in de twee printen van het connectionboard zijn geweest. Inderdaad waren deze printen op betrekkelijk geringe onderlinge afstand, ongeÔsoleerd, opgesteld.



 

4.

 

Conclusie [Top] [Inhoud]


De conclusie luidt dat de H5, de gedegen rompconstructie en de betrouwbare elektronica ten spijt, heeft gefaald door een onzorgvuldigheid in de afwerking van de raket. Hieraan is de grote tijdsdruk, in feite ontstaan door een slechte planning en onverwachte tegenslagen in de slotfase van de bouw, debet geweest.


Top Inhoud