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

schokgolf

Schokgolf (ZW)- een gebied van scherpe samengeperste lucht dat zich met supersonische snelheid in alle richtingen vanuit het centrum van de explosie verspreidt.

Hete dampen en gassen, die proberen uit te zetten, produceren een scherpe slag op de omringende luchtlagen, comprimeren ze tot 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 SW-front wordt gevolgd door een gebied van rarefactie, waar de druk lager is dan atmosferisch. Nabij het centrum van de explosie is de voortplantingssnelheid van het ZW enkele malen hoger dan de geluidssnelheid. Naarmate de afstand tot de explosie toeneemt, neemt de voortplantingssnelheid van de golven snel af. Op grote afstanden benadert de snelheid de snelheid van het geluid in de lucht.

De schokgolf van een munitie van gemiddeld vermogen passeert: de eerste kilometer in 1,4 s; de tweede - voor 4 s; vijfde - in 12 s.

Het schadelijke effect van koolwaterstoffen op mensen, apparatuur, gebouwen en constructies wordt gekenmerkt door: snelheidsdruk; overdruk in het schokfront en de tijd van de impact 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 toename van de luchtdruk, die wordt ervaren als een scherpe klap die leidt tot breuken, schade aan inwendige organen en scheuren van bloedvaten. Bij indirecte impact staan ​​mensen versteld van 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/cm 2) 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 en 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 hangt af 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 te beschermen tegen de impact van koolwaterstoffen, moet men gebruiken: geulen, scheuren en geulen, die het effect met 1,5-2 keer verminderen; dugouts - 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 is enkele milliseconden.

De belangrijkste parameters van EMR zijn stromen en spanningen die worden geïnduceerd in draden en kabellijnen, wat kan leiden tot schade en het uitschakelen 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 stuurleidingen, evenals van radio- en elektrische apparatuur.

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

De focus van nucleaire vernietiging is het gebied waarbinnen, als gevolg van het gebruik van kernwapens, massavernietiging en dood van mensen, landbouwhuisdieren 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. Het is als een radiogolf. Alleen in het laatste geval is het een opeenvolging van elektromagnetische impulsen in de vorm van harmonische trillingen.
   En hier - slechts één impuls.
   Om het te krijgen, moet je een lading creëren, positief of negatief, op een punt in de ruimte. Omdat de wereld van velden tweeledig is, is het noodzakelijk om op verschillende plaatsen 2 tegengestelde ladingen te creëren.
   Het is nauwelijks mogelijk om dit te doen binnen een tijd gelijk aan nul.
   Het is echter wel mogelijk om bijvoorbeeld een condensator op de antenne aan te sluiten. Maar in dit geval zal het resonante karakter van de antenne werken. En nogmaals, we zullen geen enkele impuls krijgen, maar fluctuaties.
   In een bom is het hoogstwaarschijnlijk ook geen enkele elektromagnetische puls, maar een elektromagnetische oscillatiepuls.
2. De elektromagnetische puls van een nucleaire explosie is een krachtig kortdurend elektromagnetisch veld met golflengten van 1 tot 1000 m of meer, dat optreedt op het moment van de explosie, dat sterke elektrische spanningen en stromen induceert in geleiders van verschillende lengtes in de lucht, aarde, apparatuur en andere objecten (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 nucleaire explosie 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 is afhankelijk 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 isolatieschade, schade aan transformatoren, schade aan halfgeleiderapparaten, doorbranden van zekeringen en andere elementen van radiotechnische apparaten kunnen veroorzaken.
   Bescherming tegen een elektromagnetische puls wordt bereikt door zowel voedingslijnen als apparatuur af te schermen. Alle externe leidingen moeten tweedraads zijn, goed geïsoleerd van aarde, met smeltbare verbindingen.
   Het begin van het tijdperk van informatieoorlogen werd gekenmerkt door de opkomst van nieuwe soorten elektromagnetische puls (EMP) en radiofrequentiewapens. Volgens het principe van de schadelijke werking hebben EMP-wapens veel gemeen met de elektromagnetische puls van een kernexplosie en verschillen ze onder meer in een kortere duur. Niet-nucleaire middelen, ontwikkeld en getest in een aantal landen, zijn in staat om op korte termijn (enkele nanoseconden) elektromagnetische stralingsfluxen te creëren, waarvan de dichtheid grenswaarden opzichte van de elektrische sterkte van de atmosfeer. Tegelijkertijd, 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 afleveren van elektronische en gecombineerde elektronische vuuraanvallen om elektronische middelen (RES) op afstanden van honderden meters tot tientallen kilometers uit te schakelen, volgens analisten een van de belangrijkste vormen van gevechtsactie in de nabije toekomst. Naast een tijdelijke verstoring van de werking van de RES, waardoor hun prestaties vervolgens kunnen worden hersteld, kunnen EMP-wapens de halfgeleiderelementen van de RES fysiek vernietigen (functionele nederlaag), ook die in de uitgeschakelde toestand.
   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 detonatie van explosieven (HE) van raketkoppen, bommen en artilleriegranaten, evenals contactloze detonatie van mijnen binnen een straal van 5060 m vanaf het detonatiepunt van EMP-munitie van gemiddeld kaliber initiëren (100120mm).
   Met betrekking tot het schadelijke effect van EMP-wapens op personeel, het effect van een tijdelijke schending van een adequaat sensorimotorisch systeem van een persoon, het optreden van foutieve handelingen in zijn gedrag en zelfs verlies van arbeidsvermogen. Negatieve manifestaties de effecten van krachtige ultrakorte microgolfpulsen zijn niet noodzakelijk geassocieerd 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 ook is elektromagnetische golf, dan is de lichtflits ook een elektromagnetische impuls.
4. Uitbarsting van elektromagnetische golven - veel groter dan de natuurlijke elektromagnetische achtergrond van de aarde
5. elektrische schok
6. Een van de schadelijke factoren nucleaire explosie...
7. Een elektromagnetische puls (EMP) is de schadelijke factor van een kernwapen, evenals van 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 verband met elektrische en radio-elektronische apparatuur. Communicatie-, sein- en controlelijnen zijn het meest kwetsbaar. In dit geval kan het optreden van isolatiedoorslag, schade aan transformatoren, schade aan halfgeleiderapparatuur, schade aan computers/laptops en mobiele telefoons, enz. Een explosie op grote hoogte kan interferentie veroorzaken in deze leidingen over zeer grote gebieden. EMI-bescherming wordt bereikt door voedingskabels en apparatuur af te schermen

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

Een EMP-generator is een apparaat dat een kortdurende elektromagnetische storing kan genereren die vanuit het epicentrum naar buiten straalt en de werking van elektronische apparaten verstoort. Sommige uitbarstingen van EMP komen van nature voor, zoals in de vorm van een elektrostatische ontlading. Er zijn ook kunstmatige EMP-bursts, zoals een nucleaire elektromagnetische puls.

BIJ dit materiaal er wordt getoond hoe je een elementaire EMP-generator assembleert met behulp van algemeen beschikbare items: een soldeerbout, soldeer, een wegwerpcamera, een drukknopschakelaar, geïsoleerde dikke koperen kabel, geëmailleerde draad en een vergrendelbare hogestroomschakelaar. De gepresenteerde generator zal niet al te krachtig zijn, dus het kan misschien niet in staat zijn om serieuze apparatuur uit te schakelen, maar het kan van invloed zijn op eenvoudige elektrische apparaten, dus dit project moet worden beschouwd als een trainingsproject voor beginners in 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 wanneer de condensator wordt ontladen. Volledig opgeladen kan hij oplopen tot 330 V. Controleer de spanning erop met een voltmeter. Als er nog een lading is, verwijder deze dan door de condensatordraden te sluiten met een schroevendraaier. Wees voorzichtig, bij het sluiten verschijnt een flits met een kenmerkende plof. Nadat de condensator is ontladen, trekt u de printplaat waarop deze is geïnstalleerd eruit en zoekt u de kleine aan/uit-knop. Soldeer het los en soldeer je schakelknop op zijn plaats.

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

Nu moet u de laadspoel opwinden. Wikkel de geëmailleerde draad 7 tot 15 keer om een ​​rond voorwerp van 5 cm. Zodra de spoel is gevormd, wikkelt u deze met ducttape voor extra veiligheid tijdens het gebruik, maar laat u twee draden uitsteken om verbinding te maken met de klemmen. Gebruiken schuurpapier of een scherp mes om de emaillaag van de uiteinden van de draad te verwijderen. Sluit het ene uiteinde aan op de condensatorterminal 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 de batterij eenvoudig met de condensator aan op de daarvoor bestemde pinnen op de printplaat. Breng een draagbaar elektronisch apparaat dat u niet erg vindt in de buurt van de spoel en druk op de schakelaar.

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

ONDERWERP: ELEKTROMAGNETISCHE PULS VAN EEN KERNEXPLOSIE

EN BESCHERMING VAN RADIO-ELEKTRONISCHE FACILITEITEN DAARVAN.

INHOUD

1. NIET-DODELIJKE WAPENS.

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

TROMAGNIET PULSE VOOR MILITAIRE DOELEINDEN.

111. GESCHIEDENIS VAN HET PROBLEEM EN DE HUIDIGE STAND VAN KENNIS IN

GEBIEDEN VAN EMR.

1U. EMP SIMULATORS GEBRUIKEN VOOR EEN SET EXPERIMENTEN

PRATEN KENNIS.

1. NIET-DODELIJKE WAPENS.

De militair-politieke leiding van de Verenigde Staten zoekt, zonder af te zien van het gebruik van geweld als een van de belangrijkste instrumenten om hun doelen te bereiken, naar nieuwe manieren om gevechtsoperaties uit te voeren en creëert daarvoor middelen die volledig rekening houden met de realiteit van onze tijd.

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

Aan dit speciale wapen omvatten Amerikaanse militaire experts voornamelijk: middelen om een ​​elektromagnetische puls (EMP) te creëren; infrageluid generatoren; 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 aantasten en rubber producten, verdikking van de brandstof veroorzaken; lasers.

Momenteel wordt het belangrijkste werk aan 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 Ministerie van Energie, het Wapenontwikkelingscentrum van de Afdeling van het Leger, enz. Het dichtst bij ingebruikname zijn verschillende soorten lasers voor verblindend personeel, Chemicaliën om het te immobiliseren, EMP-generatoren die de werking van elektronische apparatuur nadelig beïnvloeden.

WAPENS VAN ELEKTROMAGNETISCHE PULS.

EMP-generatoren (super EMP), zoals aangetoond door theoretisch werk en experimenten in het buitenland, kunnen 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 buiten werking te stellen. De impact van deze wapens is vrij selectief en politiek acceptabel, maar het vereist nauwkeurige levering aan de gebieden van het doelwit dat wordt geraakt.

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 leiding van de Verenigde Staten en de NAVO van de onmogelijkheid om een ​​kernoorlog te winnen, verschillende aspecten de dodelijke effecten van kernwapens worden nog steeds uitgebreid besproken. Zo wordt in een van de scenario's van de beginperiode van een nucleaire oorlog die door buitenlandse experts worden overwogen, een speciale plaats gegeven aan de mogelijke mogelijkheid om radio-elektronische apparatuur uit te schakelen als gevolg van blootstelling aan EMP. Er wordt aangenomen dat de explosie op een hoogte van ongeveer 400 km. slechts één munitie met een opbrengst van meer dan 10 Mton zal leiden tot een dergelijke verstoring van het functioneren van elektronische middelen in een groot gebied, waarin

hun hersteltijd zal de toegestane termijn 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 hele grondgebied van de Verenigde Staten te vernietigen, een punt in de ruimte zijn met een epicentrum in de regio van het geografische centrum van het land, gelegen in de staat Nebraska.

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

Om EMP te genereren, kan een nucleair wapen tot ontploffing worden gebracht in ruimte, wat niet leidt tot het verschijnen van een schokgolf en radioactieve neerslag. Daarom worden in de buitenlandse pers de volgende meningen geuit over het "niet-nucleaire karakter" van een dergelijk gevechtsgebruik van kernwapens en dat een staking met behulp 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 vrij duidelijk dat stromen en spanningen die onder invloed van EMP in metalen onderdelen van apparatuur worden geïnduceerd, dodelijk zijn voor het personeel.

111. GESCHIEDENIS VAN HET PROBLEEM 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 ertegen te beschermen te begrijpen, is het noodzakelijk om kort de geschiedenis van de studie van deze 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 duidelijk vóór de eerste test van een nucleair apparaat in 1945. Tijdens de

Eind jaren 50 - begin jaren 60 van nucleaire explosies in de atmosfeer en de ruimte, werd de aanwezigheid van EMP experimenteel geregistreerd. De kwantitatieve kenmerken van de puls werden echter niet voldoende gemeten, ten eerste omdat er geen controle- en meetapparatuur was die in staat was om het registreren van extreem krachtige elektromagnetische straling, die voor een extreem korte tijd (miljoensten van een seconde) bestaat, en ten tweede omdat in die jaren alleen vacuümapparaten werden gebruikt in radio-elektronische apparatuur, die weinig werden beïnvloed door EMR, waardoor de belangstelling voor zijn studie.

De creatie van halfgeleiderapparaten en vervolgens geïntegreerde schakelingen, met name digitale technologieapparaten die daarop zijn gebaseerd, en de wijdverbreide introductie van fondsen in radio-elektronische militaire uitrusting dwongen militaire specialisten om de EMP-dreiging anders te beoordelen. Sinds 1970 beschouwt het Amerikaanse ministerie van Defensie de problemen van de bescherming van wapens en militaire uitrusting tegen EMP als de hoogste prioriteit.

Het EMP-generatiemechanisme is als volgt. Bij een nucleaire explosie worden gamma- en röntgenstraling geproduceerd en wordt een stroom neutronen gevormd. 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, roterend ten opzichte van de krachtlijnen van dit veld, creëren ze stromen die EMP genereren. In dit geval wordt het EMR-veld coherent gesommeerd naar aardoppervlak, d.w.z. Het magnetisch veld van de aarde speelt een rol die vergelijkbaar is met een gefaseerde antenne-array. Als gevolg hiervan neemt de veldsterkte sterk toe en daarmee de EMP-amplitude in de gebieden ten zuiden en ten noorden van het epicentrum van de explosie. Looptijd dit proces vanaf het moment van explosie van 1 - 3 tot 100 ns.

In de volgende fase, die ongeveer 1 s 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 een tijdsperiode van 1 s tot enkele minuten duurt na de explosie, wordt EMP gegenereerd door het magnetohydrodynamische effect dat wordt gegenereerd door verstoringen van het aardmagnetisch veld door de geleidende vuurbal van de explosie. De EMR-intensiteit in dit stadium is erg klein en bedraagt ​​enkele tientallen volts per kilometer.

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

De amplitude van de spanning geïnduceerd door EMR 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 vector van de elektrische veldsterkte.

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

EMP wordt ook gegenereerd tijdens andere soorten nucleaire explosies - lucht en grond. Het is theoretisch 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 van het epicentrum weggaat.

1U. EMP-SIMULATOREN GEBRUIKEN VOOR EEN SET EXPERIMENTEEL

Aangezien 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, geavanceerde posities in de ontwikkeling en

praktisch gebruik EMP-simulators van een nucleaire explosie worden bezet door de Verenigde Staten. Vergelijkbare simulatoren zijn elektrische generatoren met speciale zenders die een elektromagnetisch veld creëren met parameters die dicht bij die van een echte EMP liggen. Het testobject en de apparaten die de veldintensiteit, het frequentiespectrum en de blootstellingsduur 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 Boeing 747-vliegtuig voor de burgerluchtvaart.

Op dit moment is een groot aantal EMP-simulatoren voor het testen van luchtvaart-, ruimtevaart-, scheeps- en grondapparatuur gemaakt en in gebruik. Ze bootsen echter niet volledig de werkelijke omstandigheden na van de impact van EMP van een nucleaire explosie vanwege de beperkingen die worden opgelegd door de kenmerken van emitters, 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 halfgeleiderinrichtingen, storingen in hun werking, enz., Evenals over de effectiviteit van verschillende beschermende apparaten. Bovendien maakten deze tests het mogelijk om kwantificering de gevaren van verschillende manieren van EMR-blootstelling aan elektronische apparatuur.

De elektromagnetische veldtheorie laat zien dat dergelijke paden voor grondapparatuur voornamelijk verschillende antenne-apparaten en kabelwartels van het voedingssysteem zijn, en voor luchtvaart- en ruimteapparatuur - antennes, evenals in de huid geïnduceerde stromen en straling die door de cabinebeglazing dringt en luiken van 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 is een miljoen volt. In antenne-ingangen waarvan de lengte niet meer dan tientallen meters bedraagt, kunnen de door EMP geïnduceerde stromen een sterkte hebben van enkele honderden ampères. EMP, dat rechtstreeks door de elementen van structuren van diëlektrische materialen (niet-afgeschermde muren, ramen, deuren, enz.) dringt, kan stromen van tientallen ampères in de interne bedrading induceren.

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

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

De ideale bescherming tegen EMP zou de volledige afscherming zijn van de ruimte waarin de radio-elektronische apparatuur staat met een metalen scherm.

Tegelijkertijd is duidelijk dat het in de praktijk in een aantal gevallen niet mogelijk is om een ​​dergelijke bescherming te bieden, aangezien voor de werking van apparatuur is het vaak nodig om de elektrische aansluiting te voorzien van: externe apparaten. Daarom worden minder betrouwbare beschermingsmiddelen gebruikt, zoals geleidende gaas- of filmbekledingen voor ramen, honingraatconstructies voor luchtinlaten en ventilatie gaten en contactveerkussens geplaatst rond de omtrek van deuren en luiken.

Een complexer technisch probleem wordt beschouwd als 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 praktisch niet worden beïnvloed door EMR. De vervanging van halfgeleiderapparaten in het hele spectrum van hun functies door elektronenoptische apparaten is echter pas in de verre toekomst mogelijk. Daarom worden momenteel filters, waaronder vezelfilters, evenals vonkbruggen, metaaloxidevaristors 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 vrij effectief voor bescherming tegen EMI met lage intensiteit, en fiberfilters beschermen in een relatief smal bereik van microgolffrequenties. spanningen en stromen geïnduceerd in de behuizing van het vliegtuig, de instrumentbehuizing en de kabelmantel.

Metaaloxidevaristors zijn halfgeleidercomponenten die hun geleidbaarheid bij hoge spanning sterk verhogen.

Bij het gebruik van deze apparaten als bescherming tegen elektromagnetische straling moet echter rekening worden gehouden met hun onvoldoende hoge snelheid en verslechtering van de prestaties bij herhaalde blootstelling aan belastingen. Deze tekortkomingen zijn afwezig in snelle Zener-diodes, waarvan de werking gebaseerd is op een scherpe lawine-achtige verandering in weerstand van een relatief hoge waarde tot bijna nul wanneer de daarop toegepaste spanning een bepaalde drempelwaarde overschrijdt. Bovendien verslechteren de kenmerken 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 maken van dergelijke connectoren, in het ontwerp

die voorzien in speciale maatregelen om de vorming van filterelementen en de installatie van ingebouwde zenerdiodes te verzekeren. Een dergelijke oplossing draagt ​​bij aan het verkrijgen van zeer kleine waarden van capaciteit en inductantie, wat nodig is om bescherming te bieden 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 het gewicht en de afmetingen 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 selectief gebruik ervan in bijzonder belangrijke wapen- en militaire uitrustingssystemen. De eerste doelgerichte werken in deze richting waren programma's voor bescherming tegen EMP van strategische wapens. Hetzelfde pad is gekozen om de controle- en communicatiesystemen die een groot deel hebben te beschermen. Buitenlandse experts beschouwen het creëren van zogenaamde gedistribueerde communicatienetwerken (van het type "Gwen") echter als de belangrijkste methode om dit probleem op te lossen, waarvan de eerste elementen al zijn ingezet in de continentale Verenigde Staten.

De huidige stand van zaken van het EMR-probleem kan als volgt worden beoordeeld. De mechanismen van het genereren van EMP en de parameters van het schadelijke effect zijn theoretisch goed bestudeerd en experimenteel bevestigd. Er zijn veiligheidsnormen voor apparatuur ontwikkeld en deze zijn bekend Effectieve middelen bescherming. Om echter voldoende vertrouwen te krijgen in de betrouwbaarheid van de beveiliging van systemen en voorzieningen tegen EMP, is het noodzakelijk om tests uit te voeren met een simulator. Wat betreft grootschalige tests van communicatie- en controlesystemen, het is 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 zeer nauwkeurige bestelwagens.

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

Bijles geven

Hulp nodig bij het leren van een onderwerp?

Onze experts zullen u adviseren of bijles geven over onderwerpen die u interesseren.
Dien een aanvraag in met vermelding van het onderwerp om meer te weten te komen over de mogelijkheid om een ​​consult te krijgen.

Indringende straling van een nucleaire explosie ioniseert sterk lucht omgeving, wat leidt tot het ontstaan ​​van krachtige elektromagnetische velden, die vanwege hun korte bestaan ​​meestal een elektromagnetische puls worden genoemd.

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

Met een asymmetrische uitgang en voortplanting van gammastraling, bijvoorbeeld veroorzaakt door de lucht-grondinterface tijdens een op de grond gebaseerde nucleaire explosie, geleidingsstromen in de nabije zone (op een afstand tot enkele kilometers van het centrum van de explosie ) sluiten door de grond en genereren een magnetisch veld. Tijdens luchtexplosies ontstaat asymmetrie in de distributie van gammastralen en bijgevolg de door hen gegenereerde stromen als gevolg van de inhomogene dichtheid van de atmosfeer langs de hoogte, het ontwerp van een kernwapen en een aantal andere redenen. In de tijd variërende elektromagnetische velden kunnen zich buiten de bron voortplanten en een stralingsveld vormen op grote afstanden van het centrum van de explosie.

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 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 enkelvoudig pulssignaal met een steil front en duurt tot tientallen milliseconden. De duur van het pulsfront, dat de tijd kenmerkt waarin het veld tot 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 zijn relatief snelle verzwakking. De pulsamplitude neemt evenredig af 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 amplitudes nemen af ​​met toenemende explosiehoogte. De amplitudes van de elektromagnetische puls van nucleaire explosies onder de grond en aan het oppervlak zijn veel kleiner dan de amplitudes van de elektromagnetische puls van explosies in de atmosfeer, dus het schadelijke effect ervan manifesteert zich praktisch niet tijdens deze explosies.

Het schadelijke effect van de elektromagnetische puls van een nucleaire explosie

Het schadelijke effect van de elektromagnetische puls van een nucleaire explosie 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 veelal 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 nucleaire explosie bevindt.

De meest gevoelige elementen van radio-elektronische en elektrische apparatuur (magnetische kernen, 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, evenals de kenmerken van het ontwerp, kunnen sommige tijdelijk of volledig hun werking verliezen, terwijl andere aanzienlijke interferentie kunnen veroorzaken in de werking van de apparatuur.

Dus voor sommige magnetische kernen gemaakt van mangaan-zinkferrieten en werkend in zwakke velden, is het kenmerkend voor relatief lange tijd herstel van 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 inductantie van smoorspoelen en spoelen en bijgevolg de prestaties van de apparatuur als geheel

Bij piëzo-elektrische elementen verandert de frequentie van de kwartsresonator gedurende lange tijd als gevolg van de absorptie van de energie van het elektromagnetische veld. De prestaties van elektrovacuüm- en gasontladingsapparaten kunnen worden verminderd als gevolg van het optreden van spanningen en stromen op de klemmen door de impact van een elektromagnetische puls.

In het algemeen 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 omsluitende structuren van constructies, vliegtuigrompen, enz., waarin het zich bevindt, verzwakken aanzienlijk de opvallende werking van een elektromagnetische impuls. 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 antenne-aanvoerapparaten.

Bijzonder hoge spanningen en aanzienlijke stromen worden geïnduceerd in kabellijnen en antenne-aanvoerapparaten die zich buiten afgeschermde objecten bevinden. Dus bijvoorbeeld de amplitudewaarden van de spanning op de kernen van een kabellijn ten opzichte van hun metalen omhulsel, op voorwaarde dat de lijn zich in de buurt van het midden van een grondexplosie bevindt, kan tientallen kilovolts bereiken, en de stroom in de kabel metalen deksel kan tientallen kiloampère bereiken.

Geïnduceerde stromen en spanningen kunnen de toegestane niveaus overschrijden voor apparatuur die is aangesloten op kabellijnen en antenne-aanvoerapparaten. Als gevolg hiervan zal dergelijke apparatuur, die zich buiten het actiegebied van andere schadelijke factoren bevindt, worden beschadigd. De geïnduceerde stromen en spanningen kunnen ook leiden tot het verschijnen 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 meestal gekenmerkt door de drempelwaarde-schade-energie, de grenswaarde en de snelheid van stijging (steilheid) van de spanning (stroom) puls.

In het algemeen worden onomkeerbare en omkeerbare storingen van de apparatuur door de impact van een elektromagnetische puls onderscheiden. Onomkeerbare schade kan het gevolg zijn van thermische overbelasting of elektrische overspanning.

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

• burn-out van veiligheidsinzetstukken, weerstanden;
• vernietiging van de platen van keramische condensatoren en elektroden van vonkbruggen met laag vermogen;
• sinteren van contacten van zwakstroomrelais;
• breuk van draden op soldeerplaatsen (lassen);
• smelten van stroomvoerende en resistieve lagen van halfgeleiderinrichtingen.

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

Omkeerbare wijzigingen 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 van radio-elektrotechniek en elektrotechniek tegen de impact van impulsspanningen (stromen) verschilt in grote mate van elkaar. Dus om bijvoorbeeld transistors en diodes te beschadigen, is energie nodig van 10^-1 tot 10^-8 J, voor een relais 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 impulsen (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 microschakelingen);
• gemiddelde gevoeligheid (apparatuur, waaronder laagstroomrelais, elektrovacuümapparaten, transistors met gemiddeld en hoog vermogen);
• lage gevoeligheid (apparatuur van elektrische stroomapparatuur, elektromotoren en transformatoren, automatische machines, magneetschakelaars, relais en andere schakel- en beveiligingsapparatuur van stroomdistributienetwerken).

In het algemene geval hangen de impact op de apparatuur en de storingen ervan af van de parameters van de elektromagnetische puls, de weerstand van de apparatuur zelf, de elektrofysische eigenschappen van de bodem (geleidbaarheid, diëlektrische en magnetische permeabiliteit, doorslagspanning), de kenmerken van kabelproducten en antenne-aanvoerapparaten 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 door stromen die in het scherm worden gevoerd langs de metalen afdekkingen van de externe kabel lijnen en van antenne-aanvoerapparaten.

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;
• van toepassing zijn speciale pijpen(buizen) voor het invoeren van kabellijnen in constructies; terwijl de buizen aan het hoofdscherm worden gelast;
• metalen afdekkingen van kabellijnen en antenne-aanvoerinrichtingen 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 antenne-aanvoerapparaten, zijn afleiders, 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, samen met algemene maatregelen om de elektrische veiligheid te waarborgen, 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 potentialen tussen delen van elektrische installaties, metalen constructies, rekken met apparatuur, schilden, blokken, enz., Die gelijktijdig door personeel kunnen worden aangeraakt; houd u strikt aan de veiligheidseisen voor de werking van gepulseerde elektrische ontladingsinstallaties bij het uitvoeren van werkzaamheden met betrekking tot de implementatie van preventieve maatregelen en de reparatie van apparatuur en kabellijnen