We maken zelf een emi-generator van geïmproviseerde materialen. Elektromagnetische puls: concept, beschrijving, bescherming

schokgolf

Schokgolf (SW)- een gebied van scherp samengeperste lucht, die zich met supersonische snelheid vanuit het centrum van de explosie in alle richtingen verspreidt.

Hete dampen en gassen, die proberen uit te zetten, veroorzaken een harde klap op de omringende luchtlagen en comprimeren ze hoge druk en dichtheid en verwarmd tot hoge temperatuur(enkele tienduizenden graden). Deze laag samengeperste lucht vertegenwoordigt de schokgolf. De voorste grens van de persluchtlaag wordt de voorkant van de schokgolf genoemd. Het ZW-front wordt gevolgd door een gebied van zeldzaamheid, waar de druk lager is dan de atmosferische druk. Nabij het centrum van de explosie is de voortplantingssnelheid van SW meerdere malen hoger dan de geluidssnelheid. Naarmate de afstand tot de explosie groter wordt, neemt de voortplantingssnelheid van de golf snel af. Op grote afstanden benadert de snelheid de geluidssnelheid in de lucht.

De schokgolf van een munitie met middelhoog vermogen gaat voorbij: de eerste kilometer in 1,4 s; de tweede - gedurende 4 seconden; vijfde - in 12 s.

Het schadelijke effect van koolwaterstoffen op mensen, apparatuur, gebouwen en constructies wordt gekenmerkt door: snelheidsdruk; overdruk in het schokfront en het tijdstip van de impact ervan op het object (compressiefase).

De impact van HC op mensen kan direct en indirect zijn. Bij directe blootstelling is de oorzaak van letsel een onmiddellijke stijging van de luchtdruk, die wordt waargenomen als een scherpe klap die leidt tot breuken, schade aan inwendige organen en scheuren van bloedvaten. Bij indirecte impact worden mensen verbaasd door rondvliegend puin van gebouwen en constructies, stenen, bomen, gebroken glas en andere objecten. Indirecte impact bereikt 80% van alle laesies.

Bij een overdruk van 20-40 kPa (0,2-0,4 kgf/cm2) kunnen onbeschermde mensen lichte verwondingen oplopen (lichte kneuzingen en hersenschuddingen). De impact van SW met een overdruk van 40-60 kPa leidt tot laesies van matige ernst: bewustzijnsverlies, schade aan de gehoororganen, ernstige dislocaties van de ledematen, schade aan inwendige organen. Extreem ernstige laesies, vaak fataal, worden waargenomen bij een overdruk van meer dan 100 kPa.

De mate van schokgolfschade aan verschillende objecten is afhankelijk van de kracht en het type explosie, de mechanische sterkte (stabiliteit van het object), maar ook van de afstand waarop de explosie plaatsvond, het terrein en de positie van objecten op de grond .

Om je te beschermen tegen de impact van koolwaterstoffen, moet je gebruik maken van: greppels, scheuren en greppels, die het effect 1,5-2 keer verminderen; dug-outs - 2-3 keer; schuilplaatsen - 3-5 keer; kelders van huizen (gebouwen); terrein (bos, ravijnen, holtes, enz.).

elektromagnetische puls(AMY)- dit is een combinatie van elektrische en magnetische velden die het gevolg zijn van de ionisatie van de atomen van het medium onder invloed van gammastraling. De duur ervan bedraagt ​​enkele milliseconden.

De belangrijkste parameters van EMR zijn stromen en spanningen die in draden en kabellijnen worden geïnduceerd, wat kan leiden tot schade en onbruikbaarheid van elektronische apparatuur, en soms tot schade aan mensen die met de apparatuur werken.

Tijdens grond- en luchtexplosies wordt het schadelijke effect van een elektromagnetische puls waargenomen op een afstand van enkele kilometers van het centrum nucleaire explosie.

De meest effectieve bescherming tegen een elektromagnetische puls is de afscherming van voedings- en besturingsleidingen, maar ook van radio- en elektrische apparatuur.

De situatie die zich ontwikkelt tijdens het gebruik van kernwapens in de centra van vernietiging.

De focus van nucleaire vernietiging is het gebied waarbinnen, als gevolg van het gebruik van kernwapens, massavernietiging en dood van mensen, boerderijdieren en planten, vernietiging en schade aan gebouwen en constructies, nutsvoorzieningen en technologische netwerken en lijnen, transportcommunicatie en andere objecten.

Wat is ELEKTROMAGNETISCHE PULS?

1. Dus waarom de zaken zo ingewikkeld maken?
   Het wordt elektromagnetisch genoemd omdat de elektrische component onlosmakelijk verbonden is met de magnetische component. Het is als een radiogolf. Alleen in het laatste geval is er sprake van een opeenvolging van elektromagnetische impulsen in de vorm van harmonische trillingen.
   En hier - slechts één impuls.
   Om dit te bereiken, moet je op een punt in de ruimte een lading creëren, positief of negatief. Omdat de wereld van de velden duaal is, is het noodzakelijk om op verschillende plaatsen twee tegengestelde ladingen te creëren.
   Het is nauwelijks mogelijk om dit binnen een tijd gelijk aan nul te doen.
   Het is echter wel mogelijk om bijvoorbeeld een condensator op de antenne aan te sluiten. Maar in dit geval zal de resonante aard van de antenne werken. En nogmaals, we zullen geen enkele impuls krijgen, maar schommelingen.
   In een bom is het hoogstwaarschijnlijk ook geen enkele elektromagnetische puls, maar een elektromagnetische oscillatiepuls.
2. De elektromagnetische puls van een kernexplosie is een krachtig elektromagnetisch veld op korte termijn met golflengten van 1 tot 1000 m of meer, dat optreedt op het moment van de explosie en dat sterke elektrische spanningen en stromen induceert in geleiders van verschillende lengtes in de lucht. aarde, apparatuur en andere voorwerpen (metalen steunen, antennes, communicatiedraden en hoogspanningsleidingen, pijpleidingen, enz.).
   Tijdens grond- en lage luchtexplosies wordt het schadelijke effect van een elektromagnetische puls waargenomen op een afstand van enkele kilometers van het centrum van de explosie. Bij een kernexplosie op grote hoogte kunnen elektromagnetische velden ontstaan ​​in de explosiezone en op een hoogte van 20-40 km van het aardoppervlak.
   Een elektromagnetische puls wordt gekenmerkt door de veldsterkte. De sterkte van de elektrische en magnetische velden hangt af van het vermogen, de hoogte van de explosie, de afstand tot het centrum van de explosie en de eigenschappen omgeving.
   Het schadelijke effect van een elektromagnetische puls manifesteert zich voornamelijk in relatie tot radio-elektronische en elektrische apparatuur in dienst, militaire uitrusting en andere objecten.
   Onder invloed van een elektromagnetische puls in de gespecificeerde apparatuur, geïnduceerd elektrische stromen en spanningen die kunnen leiden tot doorbraak van de isolatie, schade aan transformatoren, schade aan halfgeleiderapparaten, doorbranden van zekeringen en andere elementen van radiotechnische apparaten.
   Bescherming tegen een elektromagnetische puls wordt bereikt door stroomtoevoerleidingen en apparatuur af te schermen. Alle externe leidingen moeten tweedraads zijn, goed geïsoleerd van de aarde, met smeltlood.
   Het begin van het tijdperk van informatieoorlogen werd gekenmerkt door de opkomst van nieuwe soorten elektromagnetische puls (EMP) en radiofrequentiewapens. Volgens het principe van schadelijk effect hebben EMP-wapens veel gemeen met de elektromagnetische puls van een kernexplosie en verschillen ze daarvan onder meer in een kortere duur. Niet-nucleaire middelen voor het genereren van krachtige EMP zijn ontwikkeld en getest in een aantal landen en kunnen op korte termijn (enkele nanoseconden) elektromagnetische stralingsstromen creëren, waarvan de dichtheid reikt tot grenswaarden in verhouding tot de elektrische sterkte van de atmosfeer. Tegelijkertijd geldt: hoe korter de EMR, hoe hoger de drempel van het toegestane vermogen van de generator.
   Volgens analisten kan het gebruik van EMP en radiofrequentiewapens voor het uitvoeren van elektronische en gecombineerde elektronische vuuraanvallen, naast traditionele middelen voor elektronische oorlogsvoering, om elektronische middelen (RES) op afstanden van honderden meters tot tientallen kilometers uit te schakelen, één van de belangrijkste vormen van elektronische oorlogvoering zijn. van de belangrijkste vormen van gevechtsactie in de nabije toekomst. Naast een tijdelijke verstoring van de werking van de RES, waardoor het daaropvolgende herstel van hun prestaties mogelijk wordt, kunnen EMP-wapens de halfgeleiderelementen van de RES fysiek vernietigen (functionele nederlaag), inclusief die in de uitgeschakelde staat.
   Let op het schadelijke effect van krachtige straling van EMP-wapens op elektrische en elektrische systemen van wapens en militaire uitrusting (WME), elektronische systemen ontsteking van verbrandingsmotoren. De stromen die worden opgewekt door het elektromagnetische veld in de circuits van elektrische of radiozekeringen die op munitie zijn gemonteerd, kunnen een niveau bereiken dat voldoende is om ze te activeren. Hoogenergetische stromen kunnen de ontploffing van explosieven (HE) van raketkoppen, bommen en artilleriegranaten initiëren, evenals de contactloze ontploffing van mijnen binnen een straal van 5060 m vanaf het ontploffingspunt van EMP-munitie van middelmatig kaliber (100120 mm).
   Met betrekking tot het schadelijke effect van EMP-wapens op personeel, het effect van een tijdelijke schending van het adequate sensomotorische systeem van een persoon, het optreden van foutieve acties in zijn gedrag en zelfs verlies van werkvermogen. Negatieve manifestaties de effecten van krachtige ultrakorte microgolfpulsen houden niet noodzakelijkerwijs verband met thermische vernietiging van levende cellen van biologische objecten. De schadelijke factor is vaak de hoge intensiteit van het elektrische veld dat op de celmembranen wordt geïnduceerd.
3. Het is een golf van elektrische en magnetisch veld. Omdat het licht dat ook is elektromagnetische golf, dan is de lichtflits ook een elektromagnetische impuls.
4. Uitbarsting van elektromagnetische golven - die de natuurlijke elektromagnetische achtergrond van de aarde ver te boven gaan
5. elektrische schok
6. Een van de schadelijke factoren nucleaire explosie...
7. Een elektromagnetische puls (EMP) is de schadelijke factor van een kernwapen, evenals alle andere bronnen van EMP (bijvoorbeeld bliksem, speciale elektromagnetische wapens of een nabijgelegen supernova, enz.). Het schadelijke effect van een elektromagnetische puls (EMP) is te wijten aan het optreden van geïnduceerde spanningen en stromen in verschillende geleiders. Het effect van EMR komt vooral tot uiting in relatie tot elektrische en radio-elektronische apparatuur. Communicatie-, signalerings- en controlelijnen zijn het meest kwetsbaar. In dit geval kan er sprake zijn van doorbraak van de isolatie, schade aan transformatoren, schade aan halfgeleiderapparaten, schade aan computers/laptops en mobiele telefoons enz. Een explosie op grote hoogte kan over zeer grote gebieden interferentie in deze lijnen veroorzaken. EMI-bescherming wordt bereikt door voedingslijnen en apparatuur af te schermen

Ben je de te luide muziek van de buren beu of wil je gewoon zelf een interessant elektrisch apparaat maken? Dan kunt u proberen een eenvoudige en compacte elektromagnetische pulsgenerator te bouwen die elektronische apparaten in de buurt kan uitschakelen.

Een EMP-generator is een apparaat dat in staat is om op korte termijn een elektromagnetische storing te genereren die vanuit het epicentrum naar buiten straalt, waardoor de werking van elektronische apparaten wordt verstoord. Sommige uitbarstingen van EMP komen van nature voor, zoals in de vorm van een elektrostatische ontlading. Er zijn ook kunstmatige EMP-uitbarstingen, zoals een nucleaire elektromagnetische puls.

IN dit materiaal Er zal worden getoond hoe je een elementaire EMP-generator in elkaar zet met behulp van algemeen verkrijgbare items: een soldeerbout, soldeer, een wegwerpcamera, een drukknopschakelaar, geïsoleerde dikke koperen kabel, geëmailleerde draad en een vergrendelschakelaar met hoge stroomsterkte. De gepresenteerde generator zal niet te krachtig zijn, dus serieuze apparatuur kan hij misschien niet uitschakelen, maar hij kan wel eenvoudige elektrische apparaten beïnvloeden, dus dit project moet worden beschouwd als een trainingsproject voor beginners in de elektrotechniek.

Dus eerst moet je een wegwerpcamera nemen, bijvoorbeeld Kodak. Vervolgens moet je het openen. Open de behuizing en vind een grote elektrolytische condensator. Doe dit met rubberen diëlektrische handschoenen om geen elektrische schok te krijgen als de condensator ontladen is. Wanneer hij volledig is opgeladen, kan hij oplopen tot 330 V. Controleer de spanning erop met een voltmeter. Als er nog steeds lading is, verwijder deze dan door de condensatordraden met een schroevendraaier te sluiten. Wees voorzichtig, bij het sluiten verschijnt er een flits met een karakteristieke plop. Nadat u de condensator heeft ontladen, trekt u de printplaat waarop deze is geïnstalleerd eruit en zoekt u de kleine aan/uit-knop. Maak het los en soldeer uw schakelknop op zijn plaats.

Soldeer twee geïsoleerde koperkabels aan de twee pinnen van de condensator. Sluit het ene uiteinde van deze kabel aan op een hogestroomschakelaar. Laat het andere uiteinde voorlopig vrij.

Nu moet je de laadspoel opwinden. Wikkel het geëmailleerde draad 7 tot 15 keer rond een rond voorwerp van 5 cm. Zodra de spoel is gevormd, wikkelt u deze in met ducttape voor extra veiligheid tijdens het gebruik, maar laat u twee draden uitsteken om verbinding te maken met de aansluitingen. Gebruik schuurpapier of een scherp mes om de emaillaag van de uiteinden van de draad te verwijderen. Sluit het ene uiteinde aan op de condensatoraansluiting en het andere uiteinde op een hogestroomschakelaar.

Nu kunnen we zeggen dat de eenvoudigste elektromagnetische pulsgenerator klaar is. Om hem op te laden, sluit u eenvoudigweg de batterij aan op de juiste pinnen op de printplaat met de condensator. Breng een draagbaar elektronisch apparaat dat u niet erg vindt in de buurt van de spoel en druk op de schakelaar.

Vergeet niet de oplaadknop ingedrukt te houden tijdens het genereren van EMP, anders kunt u het circuit beschadigen.

ONDERWERP: ELEKTROMAGNETISCHE PULS VAN EEN NUCLEAIRE EXPLOSIE

EN BESCHERMING VAN RADIO-ELEKTRONISCHE FACILITEITEN TEGEN HAAR.

INHOUD

1. NIET-LETHALE WAPENS.

11. MENINGEN VAN HET LEIDERSCHAP VAN DE VS EN DE NAVO OVER HET GEBRUIK VAN ELEC

TROMAGNITE-PULS VOOR MILITAIRE DOELEINDEN.

111. GESCHIEDENIS VAN DE KWESTIE EN DE HUIDIGE STAND VAN KENNIS IN

GEBIEDEN VAN EMR.

1U. EMP-SIMULATOREN GEBRUIKEN VOOR EEN REEKS EXPERIMENTEN

Praat over kennis.

1. NIET-LETHALE WAPENS.

Het militair-politieke leiderschap van de Verenigde Staten zoekt, zonder te weigeren geweld te gebruiken als een van de belangrijkste instrumenten om zijn doelen te bereiken, naar nieuwe manieren om gevechtsoperaties uit te voeren en daarvoor middelen te creëren die volledig rekening houden met de realiteit van onze tijd. .

Begin jaren negentig begon in de Verenigde Staten het concept op te duiken dat de strijdkrachten van het land niet alleen over nucleaire en conventionele wapens zouden moeten beschikken, maar ook over kernwapens. speciale middelen, het garanderen van effectieve deelname aan lokale conflicten zonder de vijand onnodige verliezen aan mankracht toe te brengen materiële waarden.

Tot dit speciale wapen behoren onder meer Amerikaanse militaire experts: middelen om een ​​elektromagnetische puls (EMP) te creëren; infrageluidgeneratoren; chemische samenstellingen en biologische formuleringen die in staat zijn de structuur van de basismaterialen van de belangrijkste elementen van militair materieel te veranderen; stoffen die het smeermiddel vernietigen en rubberen producten, verdikking van de brandstof veroorzaken; lasers.

Momenteel worden de belangrijkste werkzaamheden op het gebied van de ontwikkeling van niet-dodelijke wapentechnologieën (ONSD) uitgevoerd in het Advanced Research Directorate van het Ministerie van Defensie, de Livermore en Los Alamos Laboratories van het Department of Energy, het Arms Development Centre van het Ministerie van het leger, enz. Het dichtst bij de ingebruikname staan ​​diverse soorten lasers voor het verblinden van personeel. Chemicaliën om het te immobiliseren, EMP-generatoren die de werking van elektronische apparatuur negatief beïnvloeden.

WAPENS VAN ELEKTROMAGNETISCHE PULS.

EMR-generatoren (super-EMR) kunnen, zoals blijkt uit theoretisch werk en experimenten die in het buitenland zijn uitgevoerd, effectief worden gebruikt om elektronische en elektrische apparatuur uit te schakelen, informatie in databanken te wissen en computers te beschadigen.

Met behulp van ONSD op basis van EMP-generatoren is het mogelijk om computers, belangrijke radio- en elektrische apparatuur, elektronische ontstekingssystemen en andere auto-onderdelen uit te schakelen, om mijnenvelden te ondermijnen of te inactiveren. De impact van deze wapens is vrij selectief en politiek aanvaardbaar, maar vereist een nauwkeurige inzet in de gebieden van het doelwit dat wordt getroffen.

11. MENINGEN VAN HET LEIDERSCHAP VAN DE VS EN DE NAVO OVER HET GEBRUIK VAN ELEKTRO

MAGNETISCHE PULS VOOR MILITAIRE DOELEINDEN.

Ondanks de erkenning door de militair-politieke leiders van de Verenigde Staten en de NAVO van de onmogelijkheid een kernoorlog te winnen, verschillende aspecten Er wordt nog steeds veel gediscussieerd over de dodelijke gevolgen van kernwapens. In een van de scenario's van de beginperiode van een nucleaire oorlog die door buitenlandse experts wordt overwogen, wordt dus een speciale plaats gegeven aan de potentiële mogelijkheid om radio-elektronische apparatuur uit te schakelen als gevolg van blootstelling aan EMP. Er wordt aangenomen dat de explosie zich op een hoogte van ongeveer 400 km heeft voorgedaan. slechts één munitie met een opbrengst van meer dan 10 Mton zal in een groot gebied tot een dergelijke verstoring van het functioneren van elektronische middelen leiden, waarbij

hun hersteltijd zal het toegestane tijdsbestek voor vergeldingsmaatregelen overschrijden.

Volgens de berekeningen van Amerikaanse experts zou het optimale punt voor het tot ontploffing brengen van een kernwapen om EMP van radio-elektronische middelen op bijna het gehele grondgebied van de Verenigde Staten te vernietigen een punt in de ruimte zijn met een epicentrum in de regio van het geografische centrum van de Verenigde Staten. het land, gelegen in de staat Nebraska.

Theoretische studies en de resultaten van natuurkundige experimenten tonen aan dat de EMP van een kernexplosie niet alleen kan leiden tot het falen van halfgeleidersystemen elektronische apparaten, maar ook tot de vernietiging van metalen geleiders van kabels van grondconstructies. Bovendien is het mogelijk om satellietapparatuur in lage banen te beschadigen.

Om EMP te genereren, kan een kernwapen tot ontploffing worden gebracht ruimte, wat niet leidt tot het verschijnen van een schokgolf en radioactieve neerslag. Daarom worden in de buitenlandse pers de volgende meningen geuit over de “niet-nucleaire aard” van een dergelijk gevechtsgebruik van kernwapens en dat een aanval waarbij gebruik wordt gemaakt van EMP niet noodzakelijkerwijs zal leiden tot een algemene nucleaire oorlog. Het gevaar van deze uitspraken is duidelijk, omdat Tegelijkertijd sluiten sommige buitenlandse experts de mogelijkheid van massavernietiging met behulp van EMP en mankracht niet uit. In ieder geval is het overduidelijk dat stromen en spanningen die worden geïnduceerd in metalen onderdelen van apparatuur onder invloed van EMR dodelijk gevaarlijk zijn voor het personeel.

111. GESCHIEDENIS VAN DE KWESTIE EN DE HUIDIGE STAND VAN KENNIS OP HET GEBIED VAN EMP.

Om de complexiteit van de problemen van de dreiging van EMP en de maatregelen om daartegen te beschermen te begrijpen, is het noodzakelijk om kort in te gaan op de geschiedenis van de studie hiervan. fysiek fenomeen en de huidige stand van kennis op dit gebied.

Het feit dat een kernexplosie noodzakelijkerwijs gepaard zou gaan met elektromagnetische straling was voor theoretische natuurkundigen al vóór de eerste test van een kernwapen in 1945 duidelijk. Tijdens de

Eind jaren vijftig - begin jaren zestig van de kernexplosies in de atmosfeer en de ruimte werd de aanwezigheid van EMP experimenteel geregistreerd. De kwantitatieve kenmerken van de puls werden echter niet voldoende gemeten, in de eerste plaats omdat er geen controle- en meetapparatuur was die in staat was om deze te meten. het registreren van extreem krachtige elektromagnetische straling, die slechts een extreem korte tijd (miljoenste van een seconde) bestaat, en ten tweede omdat in die jaren alleen elektrovacuümapparaten werden gebruikt in radio-elektronische apparatuur, die weinig werd beïnvloed door EMR, waardoor de belangstelling voor de EMR afnam. studie.

De creatie van halfgeleiderapparaten en vervolgens geïntegreerde schakelingen, vooral digitale technologieapparaten die daarop zijn gebaseerd, en de wijdverbreide introductie van geld in radio-elektronische militaire apparatuur dwongen militaire specialisten om de EMP-dreiging anders te beoordelen. Sinds 1970 wordt door het Amerikaanse ministerie van Defensie de kwestie van de bescherming van wapens en militair materieel tegen EMP als de hoogste prioriteit beschouwd.

Het EMP-generatiemechanisme is als volgt. Bij een kernexplosie worden gamma- en röntgenstraling geproduceerd en ontstaat er een stroom neutronen. Gammastraling, die in wisselwerking staat met de moleculen van atmosferische gassen, slaat de zogenaamde Compton-elektronen eruit. Als de explosie wordt uitgevoerd op een hoogte van 20-40 km, worden deze elektronen opgevangen door het magnetische veld van de aarde en creëren ze, roterend ten opzichte van de krachtlijnen van dit veld, stromen die EMP genereren. In dit geval wordt het EMR-veld op coherente wijze opgeteld aardoppervlak, d.w.z. Het magnetische veld van de aarde speelt een rol die vergelijkbaar is met die van een gefaseerde antenne-array. Als gevolg hiervan neemt de veldsterkte scherp toe, en daarmee ook de EMP-amplitude in de gebieden ten zuiden en noorden van het explosie-epicentrum. Duur dit proces vanaf het moment van explosie van 1 - 3 tot 100 ns.

In de volgende fase, die ongeveer 1 μs tot 1 s duurt, wordt EMR gecreëerd door Compton-elektronen die uit moleculen worden geslagen door meervoudig gereflecteerde gammastraling en door de inelastische botsing van deze elektronen met de neutronenflux die tijdens de explosie wordt uitgezonden. In dit geval blijkt de EMR-intensiteit ongeveer drie ordes van grootte lager te zijn dan in de eerste fase.

In de laatste fase, die na de explosie een tijdsduur van 1 seconde tot enkele minuten in beslag neemt, wordt EMP gegenereerd door het magnetohydrodynamische effect dat wordt gegenereerd door verstoringen van het magnetische veld van de aarde door de geleidende vuurbal van de explosie. De EMR-intensiteit is in dit stadium erg klein en bedraagt ​​enkele tientallen volts per kilometer.

Het grootste gevaar voor radio-elektronische middelen is de eerste fase van het genereren van EMP, waarin, in overeenstemming met de wet elektromagnetische inductie Door de extreem snelle toename van de pulsamplitude (het maximum wordt 3-5 ns na de explosie bereikt), kan de geïnduceerde spanning tientallen kilovolts per meter bereiken op het niveau van het aardoppervlak, en geleidelijk afnemen naarmate deze zich van de explosie verwijdert. epicentrum van de explosie.

De amplitude van de door EMR geïnduceerde spanning in geleiders is evenredig met de lengte van de geleider die zich in zijn veld bevindt, en hangt af van zijn oriëntatie ten opzichte van de elektrische veldsterktevector.

Dus de EMP-veldsterkte in hoogspanningslijnen krachtoverbrenging kan 50 kV / m bereiken, wat zal leiden tot het verschijnen van stromen daarin met een vermogen tot 12.000 ampère.

EMP wordt ook gegenereerd tijdens andere soorten kernexplosies - in de lucht en op de grond. Theoretisch is vastgesteld dat in deze gevallen de intensiteit ervan afhangt van de mate van asymmetrie van de ruimtelijke parameters van de explosie. Daarom is een luchtexplosie het minst effectief in termen van EMP-opwekking. De EMP van een grondexplosie zal een hoge intensiteit hebben, maar zal snel afnemen naarmate je verder weggaat van het epicentrum.

1U. EMP SIMULATOREN GEBRUIKEN VOOR EEN REEKS EXPERIMENTEEL

Omdat het verzamelen van experimentele gegevens tijdens ondergrondse kernproeven technisch zeer complex en duur is, wordt de oplossing van de dataset bereikt door methoden en middelen van fysieke modellering.

Onder de kapitalistische landen zijn geavanceerde posities in de ontwikkelings- en ontwikkelingslanden bereikt

praktisch gebruik EMP-simulators van een nucleaire explosie zijn bezet door de Verenigde Staten. Soortgelijke simulatoren zijn elektrische generatoren met speciale emitters die een elektromagnetisch veld creëren met parameters die dicht bij die liggen die kenmerkend zijn voor een echte EMP. Het testobject en de apparaten die de veldintensiteit, het frequentiespectrum en de duur van de blootstelling registreren, worden in het dekkingsgebied van de zender geplaatst.

Een van deze simulatoren, ingezet op Kirtland Air Force Base, is ontworpen om de omstandigheden van EMP-blootstelling aan het vliegtuig en zijn uitrusting te simuleren. Het kan worden gebruikt om grote vliegtuigen te testen, zoals de B-52 bommenwerper of het burgervliegtuig Boeing 747.

Momenteel is een groot aantal EMP-simulators voor het testen van luchtvaart-, ruimte-, scheeps- en grondapparatuur gemaakt en operationeel. Ze bootsen echter niet volledig de werkelijke omstandigheden na van de impact van EMP als gevolg van een nucleaire explosie vanwege de beperkingen die worden opgelegd door de kenmerken van zenders, generatoren en voedingen op het frequentiespectrum van straling, het vermogen en de pulsstijgingssnelheid. Tegelijkertijd is het zelfs met deze beperkingen mogelijk om voldoende volledige en betrouwbare gegevens te verkrijgen over het optreden van fouten in halfgeleiderapparaten, storingen in hun werking, enz., evenals over de effectiviteit van verschillende beschermende apparaten. Bovendien maakten deze tests het mogelijk om te geven kwantificering de gevaren van verschillende manieren van EMR-blootstelling aan elektronische apparatuur.

De elektromagnetische veldtheorie laat zien dat dergelijke paden voor grondapparatuur in de eerste plaats verschillende antenne-apparaten en kabelwartels van het voedingssysteem zijn, en voor luchtvaart- en ruimteapparatuur - antennes, evenals stromen die in de huid worden geïnduceerd en straling die door de cabinebeglazing dringt en luiken uit niet-geleidende materialen. De door EMR geïnduceerde stromen in grond- en ondergrondse voedingskabels van honderden en duizenden kilometers lang kunnen duizenden ampères bereiken, en de spanning in open circuits van dergelijke kabels bedraagt ​​een miljoen volt. Bij antenne-ingangen waarvan de lengte niet groter is dan tientallen meters, kunnen de door EMP geïnduceerde stromen een sterkte hebben van enkele honderden ampères. EMR die rechtstreeks door de elementen dringt van structuren gemaakt van diëlektrische materialen (niet-afgeschermde muren, ramen, deuren, enz.) kan stromen van tientallen ampères in de interne bedrading veroorzaken.

Aangezien laagstroomcircuits en elektronische apparaten normaal gesproken werken met spanningen van enkele volts en stromen tot enkele tientallen milliampère, is het voor hen absoluut betrouwbare bescherming EMI is nodig om de omvang van stromen en spanningen in kabels te verminderen, tot wel zes ordes van grootte.

U. MOGELIJKE MANIEREN OM HET PROBLEEM VAN EMP-BESCHERMING OP TE LOSSEN.

De ideale bescherming tegen EMP zou zijn het volledig afschermen van de ruimte waarin de radio-elektronische apparatuur zich bevindt met een metalen scherm.

Tegelijkertijd is het duidelijk dat het in de praktijk in een aantal gevallen onmogelijk is om een ​​dergelijke bescherming te bieden voor de werking van apparatuur is het vaak nodig om de elektrische aansluiting ervan te voorzien externe apparaten. Daarom worden minder betrouwbare beschermingsmiddelen gebruikt, zoals geleidende gazen of foliebekledingen voor ramen, honingraatvormige metalen structuren voor luchtinlaten en ventilatie gaten en contactveerkussentjes die rond de omtrek van deuren en luiken zijn geplaatst.

Een complexer technisch probleem wordt beschouwd als de bescherming tegen EMP-penetratie in apparatuur via verschillende kabelwartels. Een radicale oplossing voor dit probleem zou de overgang kunnen zijn van elektrische communicatienetwerken naar glasvezelnetwerken die vrijwel niet worden beïnvloed door EMR. De vervanging van halfgeleiderapparaten in het gehele spectrum van hun functies door elektron-optische apparaten is echter alleen mogelijk in de verre toekomst. Daarom worden momenteel filters, inclusief vezelfilters, evenals vonkbruggen, metaaloxidevaristoren en snelle zenerdiodes, het meest gebruikt als middel om kabelwartels te beschermen.

Al deze tools hebben zowel voor- als nadelen. Capacitief-inductieve filters zijn dus behoorlijk effectief voor bescherming tegen EMI met lage intensiteit, en vezelfilters beschermen in een relatief smal bereik van microgolffrequenties. Vonkbruggen hebben een aanzienlijke traagheid en zijn vooral geschikt voor bescherming tegen overbelastingen die optreden onder invloed van spanningen en stromen die worden geïnduceerd in de behuizing van het vliegtuig, de instrumentbehuizing en de kabelmantel.

Metaaloxidevaristoren zijn halfgeleiderapparaten die hun geleidbaarheid bij hoge spanning sterk verhogen.

Wanneer u deze apparaten echter gebruikt als bescherming tegen elektromagnetische straling, moet u rekening houden met hun onvoldoende hoge snelheid en verslechtering van de prestaties bij herhaalde blootstelling aan belastingen. Deze tekortkomingen ontbreken bij hogesnelheids-Zenerdiodes, waarvan de werking is gebaseerd op een scherpe lawine-achtige verandering in de weerstand van een relatief hoge waarde naar bijna nul wanneer de daarop aangelegde spanning een bepaalde drempelwaarde overschrijdt. Bovendien verslechteren de eigenschappen van zenerdiodes, in tegenstelling tot varistoren, niet na herhaalde blootstelling aan hoge spanningen en schakelmodi.

De meest rationele benadering van het ontwerp van EMI-bescherming voor kabelwartels is het creëren van dergelijke connectoren in het ontwerp

die speciale maatregelen bieden om de vorming van filterelementen en de installatie van ingebouwde zenerdiodes te garanderen. Een dergelijke oplossing draagt ​​bij aan het verkrijgen van zeer kleine capaciteits- en inductiewaarden, wat nodig is om bescherming te garanderen tegen pulsen met een korte duur en dus een krachtige hoogfrequente component. Het gebruik van connectoren met een soortgelijk ontwerp zal het probleem oplossen van het beperken van de gewichts- en afmetingskenmerken van het beveiligingsapparaat.

De complexiteit van het oplossen van het probleem van EMP-bescherming en de hoge kosten van de middelen en methoden die voor deze doeleinden zijn ontwikkeld, maken het noodzakelijk om de eerste stap te zetten op het pad van hun selectieve gebruik in bijzonder belangrijke systemen van wapens en militaire uitrusting. De eerste doelgerichte werken in deze richting waren programma's voor bescherming tegen EMP van strategische wapens. Hetzelfde pad werd gekozen om de controle- en communicatiesystemen die een grote omvang hebben te beschermen. Buitenlandse experts beschouwen de oprichting van zogenaamde gedistribueerde communicatienetwerken (van het "Gwen" -type) echter als de belangrijkste methode om dit probleem op te lossen, waarvan de eerste elementen al in de continentale Verenigde Staten zijn ingezet.

De huidige stand van zaken in het EMR-probleem kan als volgt worden beoordeeld. De mechanismen van EMP-generatie en de parameters van het schadelijke effect ervan zijn theoretisch goed bestudeerd en experimenteel bevestigd. Er zijn veiligheidsnormen voor apparatuur ontwikkeld en bekend Effectieve middelen bescherming. Om voldoende vertrouwen te krijgen in de betrouwbaarheid van de bescherming van systemen en faciliteiten tegen EMP, is het echter noodzakelijk om tests uit te voeren met behulp van een simulator. Wat betreft grootschalige tests van communicatie- en controlesystemen is het onwaarschijnlijk dat deze taak in de nabije toekomst zal worden opgelost.

Een krachtige EMP kan niet alleen worden gecreëerd als gevolg van een nucleaire explosie.

Moderne ontwikkelingen op het gebied van niet-nucleaire EMP-generatoren maken het mogelijk om ze compact genoeg te maken voor gebruik met conventionele en uiterst nauwkeurige bestelwagens.

Momenteel wordt er in sommige westerse landen gewerkt aan het genereren van pulsen van elektromagnetische straling door magnetodynamische apparaten, evenals aan hoogspanningsontladingen. Daarom zullen de kwesties van bescherming tegen de impact van EMP in het middelpunt van de aandacht van specialisten blijven bij elke uitkomst van de onderhandelingen over nucleaire ontwapening.

Bijles

Hulp nodig bij het leren van een onderwerp?

Onze experts adviseren of geven bijles over onderwerpen die voor u interessant zijn.
Dien een aanvraag in door het onderwerp nu aan te geven om meer te weten te komen over de mogelijkheid om een ​​consultatie te verkrijgen.

Indringende straling afkomstig van een kernexplosie ioniseert sterk lucht omgeving, wat leidt tot het ontstaan ​​van krachtige elektromagnetische velden, die vanwege hun kortetermijnbestaan ​​gewoonlijk een elektromagnetische puls worden genoemd.

elektromagnetische puls wordt voornamelijk gevormd als resultaat van het Compton-mechanisme, waarvan de essentie als volgt is. Explosie-gammakwanta vormen, in wisselwerking met de atomen van de omgeving, langzame positieve ionen en snelle elektronen, die bewegen in de richting van de gammakwanta die deze veroorzaken. Hierdoor ontstaan ​​er gratis elektrische ladingen, stromen en velden in de omringende ruimte. Op hun beurt ioniseren snelle elektronen ook het medium, waardoor langzame elektronen en positief geladen ionen ontstaan. Als gevolg hiervan wordt het medium elektrisch geleidend. Onder invloed van een elektrisch veld gecreëerd door snelle elektronen, beginnen langzame elektronen naar snelle elektronen te bewegen, waardoor een geleidingsstroom ontstaat.

Bij een asymmetrische uittreding en voortplanting van gammastraling, bijvoorbeeld veroorzaakt door het lucht-grond-grensvlak tijdens een kernexplosie op de grond, kunnen geleidingsstromen in de nabije zone (op een afstand van enkele kilometers van het centrum van de explosie) ) sluiten zich door de grond en genereren een magnetisch veld. Tijdens luchtexplosies ontstaat asymmetrie in de verdeling van gammastraling en dienovereenkomstig de daardoor gegenereerde stromingen als gevolg van de inhomogene dichtheid van de atmosfeer over de hoogte, het ontwerp van een kernwapen en een aantal andere redenen. In de tijd variërende elektromagnetische velden kunnen zich voorbij de bron voortplanten en op grote afstanden van het centrum van de explosie een stralingsveld vormen.

De belangrijkste parameters van een elektromagnetische puls die het schadelijke effect ervan kenmerken, zijn veranderingen in de sterkte van de elektrische en magnetische velden in de loop van de tijd (pulsvorm) en hun oriëntatie in de ruimte, evenals de grootte van de maximale veldsterkte (pulsamplitude).

De elektromagnetische puls van een kernexplosie op de grond in de nabije zone is een enkel pulssignaal met een steil front en heeft een duur van maximaal tientallen milliseconden. De duur van het pulsfront, dat de tijd karakteriseert waarin het veld naar zijn maximale waarde stijgt, ligt dicht bij het tijdstip waarop nucleaire processen plaatsvinden, d.w.z. in typische gevallen kan het een waarde hebben van ongeveer 10-8 s. . De amplitude van het elektrische veld in de nabije zone kan oplopen tot honderden kilovolts per meter. De voortplanting van een elektromagnetisch veld in een geleidend medium leidt tot de relatief snelle verzwakking ervan. De pulsamplitude neemt af evenredig met de afstand tot het centrum van de explosie.

Voor lage luchtexplosies blijven de parameters van de elektromagnetische puls ongeveer hetzelfde als voor grondexplosies, maar hun amplitude neemt af met toenemende explosiehoogte. De amplitudes van de elektromagnetische puls van ondergrondse en oppervlakte-kernexplosies zijn veel kleiner dan de amplitudes van de elektromagnetische puls van explosies in de atmosfeer, dus het schadelijke effect ervan komt praktisch niet tot uiting tijdens deze explosies.

Het schadelijke effect van de elektromagnetische puls van een kernexplosie

Het schadelijke effect van de elektromagnetische puls van een kernexplosie op wapens en militaire uitrusting komt tot uiting in de verstoring van de prestaties van radio-elektronische apparatuur en elektrische apparatuur. De mate van schadelijk effect hangt af van de parameters van de elektromagnetische puls, de weerstand van de apparatuur en de aard van de interactie met de elektromagnetische velden van een nucleaire explosie. In de praktijk wordt doorgaans onderscheid gemaakt tussen het directe effect van een elektromagnetische puls op apparatuur en het effect daarop via communicatielijnen. Stromen en spanningen die op communicatielijnen worden geïnduceerd, kunnen een gevaar vormen voor apparatuur en personeel dat zich op veilige afstand van de effecten van andere schadelijke factoren van een kernexplosie bevindt.

De meest gevoelige elementen van radio-elektronische en elektrische apparatuur (magneetkernen, piëzo-elektrische elementen, vacuüm- en gasontladingsapparaten, enz.) zijn kwetsbaar voor de directe impact van een elektromagnetische puls. Als gevolg van de directe impact van een elektromagnetische puls en afhankelijk van het type element en de kenmerken van het ontwerp, kunnen sommige tijdelijk of volledig hun werking verliezen, terwijl andere aanzienlijke interferentie kunnen veroorzaken in de werking van het apparaat. apparatuur.

Voor sommige magnetische kernen gemaakt van mangaan-zinkferrieten die in zwakke velden werken, is het dus kenmerkend voor relatief lange tijd herstel van de magnetische permeabiliteit, tot 30 minuten na blootstelling aan een gepulseerd magnetisch veld. Een verandering in de magnetische permeabiliteit van de kernen beïnvloedt de waarde van de inductie van smoorspoelen en spoelen en bijgevolg de prestaties van de apparatuur als geheel

Bij piëzo-elektrische elementen verandert de frequentie van de kwartsresonator langdurig als gevolg van de absorptie van de energie van het elektromagnetische veld. De prestaties van elektrovacuüm- en gasontladingsapparaten kunnen worden aangetast als gevolg van het optreden van spanningen en stromen op de aansluitingen als gevolg van de impact van een elektromagnetische puls.

In het algemene geval kan een schending van de normale werking van radio-elektronische en elektrische apparatuur als gevolg van de directe impact van een elektromagnetische puls worden toegeschreven aan vrij zeldzame verschijnselen, aangezien de metalen behuizingen van de apparatuur zelf, de omhullende structuren van constructies, vliegtuigrompen, enz., waarin het zich bevindt, verzwakken de opvallende werking van een elektromagnetische impuls aanzienlijk. Personeel wordt niet beïnvloed door de directe werking van een elektromagnetische puls. Het schadelijke effect van een elektromagnetische puls op personeel, radio-elektronische en elektrische apparatuur manifesteert zich in de grootste mate door geïnduceerde stromen en spanningen in kabellijnen en antennevoedingsapparaten.

In kabellijnen en antennevoedingsapparaten die zich buiten afgeschermde objecten bevinden, worden bijzonder hoge spanningen en aanzienlijke stromen geïnduceerd. Zo kunnen bijvoorbeeld de amplitudewaarden van de spanning op de kernen van een kabellijn ten opzichte van hun metalen afdekking, op voorwaarde dat de lijn zich nabij het centrum van een grondexplosie bevindt, tientallen kilovolts bereiken, en de stroom in de kabel. metalen kabelafdekking kan tientallen kiloampère bereiken.

Geïnduceerde stromen en spanningen kunnen de toegestane niveaus overschrijden voor apparatuur die is aangesloten op kabellijnen en antennevoedingsapparaten. Als gevolg hiervan zal dergelijke apparatuur, die zich buiten het werkingsgebied van andere schadelijke factoren bevindt, beschadigd raken. De geïnduceerde stromen en spanningen kunnen ook leiden tot het optreden van valse signalen en tot storingen in de werking van elektronische systemen.

In de praktijk wordt de weerstand van apparaten tegen de werking van gepulseerde spanningen en stromen gewoonlijk gekenmerkt door de drempelenergie van schade, de grenswaarde en de stijgingssnelheid (steilheid) van de spannings(stroom)puls.

In het algemene geval zijn er onomkeerbare en omkeerbare storingen in de apparatuur als gevolg van de impact van een elektromagnetische puls. Onomkeerbare schade kan het gevolg zijn van thermische overbelasting of elektrische overspanning.

Als gevolg van thermische overbelasting kunnen de volgende schade aan apparatuurelementen worden waargenomen:

• doorbranden van veiligheidsinzetstukken, weerstanden;
• vernietiging van de platen van keramische condensatoren en elektroden met vonkbruggen met laag vermogen;
• sinteren van contacten van laagstroomrelais;
• breuk van draden op soldeerplaatsen (lassen);
• smelten van stroomvoerende en resistieve lagen van halfgeleiderapparaten.

Het gevolg van elektrische overspanning kunnen elektrische storingen zijn, die typisch zijn voor condensatoren, overgangsconnectoren, relaiscontactgroepen en kabelisolatie. Het is niet ongebruikelijk dat de effecten van een elektrische storing en thermische overbelasting samen optreden en elkaar wederzijds beïnvloeden.

Omkeerbare veranderingen omvatten tijdelijke hardwarestoringen. Omkeerbare veranderingen vinden in de regel plaats bij korte impulsspanningen, waarvan de energie onvoldoende is voor het optreden van onomkeerbare veranderingen.

De weerstand van producten uit de radio-elektronische techniek en elektrotechniek tegen de impact van impulsspanningen (stromen) verschilt in grote mate van elkaar. Om bijvoorbeeld transistors en diodes te beschadigen is voor een relais energie nodig van 10^-1 tot 10^-8 J. verschillende types van 10^-1 tot 10^-3 J, voor elektromotoren en transformatoren - meer dan 10 J. Over het algemeen hangt de weerstand van apparatuur tegen de effecten van impuls (spanning) af van de weerstand van de componenten.

Afhankelijk van de mate van blootstelling aan geïnduceerde stromen en spanningen wordt radio-elektronische en elektrische apparatuur conventioneel verdeeld in drie groepen:

• zeer gevoelig (apparaten en apparaten op basis van micromodules en microcircuits);
• gemiddelde gevoeligheid (apparatuur, waaronder laagstroomrelais, elektrovacuümapparaten, transistors met gemiddeld en hoog vermogen);
• laaggevoeligheid (uitrusting van elektrische apparatuur, elektromotoren en transformatoren, automatische machines, schakelaars, relais en andere schakel- en beveiligingsapparatuur van stroomdistributienetwerken).

In het algemeen zijn de impact op de apparatuur en de storingen ervan afhankelijk van de parameters van de elektromagnetische puls, de weerstand van de apparatuur zelf, de elektrofysische kenmerken van de bodem (geleidingsvermogen, diëlektrische en magnetische permeabiliteit, doorslagspanning), de kenmerken van kabelproducten en antennevoedingsapparaten die op de apparatuur zijn aangesloten. In de regel is het niet mogelijk om de rol van elk van deze factoren ondubbelzinnig te beoordelen, omdat ze op een complexe manier met elkaar verbonden zijn. Daarom is het noodzakelijk om voor elk specifiek geval de impact van een elektromagnetische puls op de radio-elektronische en elektrische systemen van objecten afzonderlijk te evalueren, met een uitgebreid overzicht van de werking van al deze factoren.

Een effectieve manier om elektronische en elektrische apparatuur te beschermen is het gebruik van metalen schermen, die de parameters van de elektromagnetische puls in de afgeschermde holte aanzienlijk verminderen. elektromagnetische velden kan in het scherm verschijnen als gevolg van diffusie van externe velden door de wanden van het scherm, penetratie door inhomogeniteiten in het scherm (gaten, sleuven, enz.), evenals als gevolg van stromen die in het scherm worden gevoerd langs de metalen afdekkingen van externe kabels lijnen en van antenne-feederapparaten.

Om de effectiviteit van de bescherming van apparatuur die zich in echte schermen bevindt te vergroten, worden de volgende maatregelen toegepast:

• afzonderlijke delen van het scherm zijn verbonden door lassen, gemaakt door een doorlopende doorlopende naad;
• metalen deurbekledingen in gebouwen zijn elektrisch verbonden met het hoofdscherm;
• toepassen speciale pijpen(buizen) voor het invoeren van kabellijnen in constructies; terwijl de pijpen aan het hoofdscherm worden gelast;
• metalen afdekkingen van kabellijnen en antennevoedingsapparaten zijn vanaf de buitenzijde verbonden met de externe aardlus van de constructie of de afscherming van de constructie;
• zeer gevoelige apparatuur wordt in het centrale deel van de afgeschermde holte geplaatst;
• ventilatiegaten in het scherm zijn uitgerust met elektromagnetische bescherming in de vorm van metalen dozen (golfgeleiders) of een metalen gaas geïnstalleerd bij de ingang van de gaten.

Om apparatuur te beschermen die is aangesloten op externe kabellijnen en antennevoedingsapparaten, zijn afleiders en drainagespoelen geïnstalleerd; halfgeleider zenerdiodes (referentiediodes) worden gebruikt om zeer gevoelige elektronische apparatuur te beschermen. Er worden kabels met een lage weerstand van metalen afdekkingen gebruikt, beschermende kabels en andere beschermingsmethoden worden parallel met kabellijnen gelegd.

Geïnduceerde stromen en spanningen kunnen een gevaar vormen voor personeel dat in contact komt met elektrisch geleidende communicatie.

Om het personeel te beschermen tegen de schadelijke effecten van geïnduceerde stromen en spanningen, naast algemene maatregelen om de elektrische veiligheid te garanderen, is het noodzakelijk om de volgende aanvullende maatregelen te nemen: bedek de vloeren van werkruimten met isolatiemateriaal; rationele aarding toepassen, die zorgt voor egalisatie van de spanningen tussen delen van elektrische installaties, metalen constructies, rekken met apparatuur, schilden, blokken, enz., die tegelijkertijd door personeel kunnen worden aangeraakt; de veiligheidseisen voor de werking van gepulseerde elektrische ontladingsinstallaties strikt in acht nemen bij het uitvoeren van werkzaamheden die verband houden met de implementatie van preventieve maatregelen en de reparatie van apparatuur en kabellijnen