Dosta vam je susjedove glasne glazbe ili jednostavno želite sami napraviti zanimljivu električnu opremu? Tada možete pokušati sastaviti jednostavan i kompaktan generator elektromagnetskih impulsa koji je sposoban onemogućiti elektroničke uređaje u blizini.

EMR generator je uređaj koji može generirati kratkotrajnu elektromagnetsku smetnju koja zrači prema van iz svog epicentra, ometajući tako rad elektroničkih uređaja. Neki EMR izboji javljaju se prirodno, na primjer u obliku elektrostatičkog pražnjenja. Postoje i umjetni EMP izboji, kao što je nuklearni elektromagnetski puls.

U ovaj materijal Bit će prikazano kako sastaviti osnovni EMP generator koristeći uobičajeno dostupne predmete: lemilo, lem, kameru za jednokratnu upotrebu, prekidač s tipkama, izolirani debeli bakreni kabel, žicu obloženu emajlom i visokostrujni prekidač sa zasunom. Predstavljeni generator neće biti jako snažan u smislu snage, tako da možda neće moći onesposobiti ozbiljnu opremu, ali može utjecati na jednostavne električne uređaje, tako da ovaj projekt treba smatrati projektom obuke za početnike u elektrotehnici.

Dakle, prvo morate uzeti fotoaparat za jednokratnu upotrebu, na primjer, Kodak. Zatim ga trebate otvoriti. Otvorite kućište i pronađite veliki elektrolitski kondenzator. Učinite to s gumenim dielektričnim rukavicama kako biste izbjegli strujni udar kada se kondenzator isprazni. Kad je potpuno napunjen, može pokazati do 330 V. Voltmetrom provjerite napon na njemu. Ako još ima naboja, uklonite ga tako da odvijačem kratko spojite priključke kondenzatora. Budite oprezni, pri kratkom spoju pojavit će se bljesak s karakterističnim pukom. Nakon pražnjenja kondenzatora, uklonite tiskanu ploču na koju je montiran i pronađite malu tipku za uključivanje/isključivanje. Odlemite ga i na njegovo mjesto zalemite gumb prekidača.

Zalemite dva izolirana bakrena kabela na dva priključka kondenzatora. Spojite jedan kraj ovog kabela na prekidač jake struje. Drugi kraj za sada ostavite slobodnim.

Sada morate namotati zavojnicu opterećenja. Omotajte emajliranu žicu 7 do 15 puta oko okruglog predmeta promjera 5 cm. Nakon što je zavojnica oblikovana, zamotajte je ljepljivom trakom kako biste je sigurnije koristili, ali ostavite dvije žice da vire za spajanje na priključke. Upotrijebite brusni papir ili oštru oštricu za uklanjanje sloja cakline s krajeva žice. Spojite jedan kraj na priključak kondenzatora, a drugi na sklopku velike struje.

Sada možemo reći da je najjednostavniji generator elektromagnetskih impulsa spreman. Da biste je napunili, jednostavno spojite bateriju na odgovarajuće pinove na pločici kondenzatora. Prinesite neki prijenosni elektronički uređaj koji vam ne smeta zavojnici i pritisnite prekidač.

Štetno djelovanje elektromagnetskog pulsa (EMP) uzrokovano je pojavom induciranih napona i struja u različitim vodičima. Učinak EMR-a očituje se prvenstveno u vezi s električnom i radio-elektroničkom opremom. Najranjiviji su vodovi komunikacije, signalizacije i upravljanja. U tom slučaju može doći do proboja izolacije, oštećenja transformatora, oštećenja poluvodičkih elemenata itd.

POVIJEST PROBLEMA I TRENUTNO STANJE ZNANJA NA PODRUČJU EMP

Kako bismo razumjeli složenost problema EMP prijetnje i mjera zaštite od nje, potrebno je ukratko razmotriti povijest proučavanja ovog fizički fenomen I Trenutna država znanja u ovoj oblasti.

Činjenica da će nuklearna eksplozija nužno biti popraćena elektromagnetskim zračenjem bila je jasna teorijskim fizičarima i prije prvog testiranja nuklearnog uređaja 1945. godine. Tijekom nuklearnih eksplozija u atmosferi i svemir eksperimentalno je zabilježena prisutnost EMR-a.Međutim kvantitativne karakteristike pulsevi su nedovoljno mjereni, prvo, zato što nije bilo instrumenata koji bi mogli detektirati iznimno snažno elektromagnetsko zračenje, koje postoji iznimno kratko vrijeme(milijunti dio sekunde), drugo, jer su se tih godina u elektroničkoj opremi koristili samo električni vakuumski uređaji, koji su bili malo osjetljivi na djelovanje EMR-a, što je smanjilo interes za njegovo proučavanje.

Stvaranje poluvodičkih uređaja, a zatim i integriranih sklopova, posebno digitalnih uređaja temeljenih na njima, te široko uvođenje sredstava u elektroničku vojnu opremu prisilili su vojne stručnjake da drugačije procijene EMP prijetnju. Od 1970. pitanja zaštite oružja i vojne opreme iz EMP-a Ministarstvo obrane počelo je smatrati najvećim prioritetom.

Mehanizam za stvaranje EMR-a je sljedeći. Na nuklearna eksplozija Nastaje gama i rendgensko zračenje i stvara se tok neutrona. Gama zračenje, u interakciji s molekulama atmosferskih plinova, izbacuje iz njih takozvane Comptonove elektrone. Ako se eksplozija izvede na nadmorskoj visini od 20-40 km, tada su ti elektroni zahvaćeni Zemljinim magnetskim poljem i, rotirajući se u odnosu na električni vodovi Ovo polje stvara struje koje stvaraju EMR. U ovom slučaju, EMR polje se koherentno zbraja prema Zemljina površina, tj. Zemljino magnetsko polje ima ulogu sličnu faznoj antenskoj rešetki. Kao rezultat toga, jakost polja naglo raste, a posljedično i amplituda EMR-a u područjima južno i sjeverno od epicentra eksplozije. Trajanje ovog procesa od trenutka eksplozije je od 1 - 3 do 100 ns.

U sljedećoj fazi, koja traje otprilike od 1 μs do 1 s, EMR stvaraju Comptonovi elektroni izbačeni iz molekula opetovano reflektiranim gama zračenjem i zbog neelastičnoga sudara tih elektrona s protokom neutrona emitiranih tijekom eksplozije.

U ovom slučaju, intenzitet EMR-a je približno tri reda veličine niži nego u prvoj fazi.

U završnoj fazi, koja traje nakon eksplozije od 1 s do nekoliko minuta, EMR se stvara magnetohidrodinamičkim učinkom generiranim poremećajima magnetsko polje Zemlja s eksplozijom vodljive vatrene kugle. Intenzitet EMR-a u ovoj je fazi vrlo nizak i iznosi nekoliko desetaka volti po kilometru.

Najveća opasnost za radioelektroničku opremu je prvi stupanj generiranja EMR-a, na kojem se, sukladno zakonu, elektromagnetska indukcija Zbog iznimno brzog porasta amplitude impulsa (maksimum se postiže 3 - 5 ns nakon eksplozije), inducirani napon može doseći desetke kilovolti po metru na razini zemljine površine, postupno opadajući s udaljavanjem od epicentra eksplozija.

Amplituda napona induciranog EMR-om u vodičima proporcionalna je duljini vodiča koji se nalazi u njegovom polju i ovisi o njegovoj orijentaciji u odnosu na vektor napona električno polje. Dakle, jakost EMR polja u visokonaponskim dalekovodima može doseći 50 kV/m, što će dovesti do pojave struja do 12 tisuća ampera u njima.

EMP se stvaraju i tijekom drugih vrsta nuklearnih eksplozija – zračnih i kopnenih. Teorijski je utvrđeno da u tim slučajevima njezin intenzitet ovisi o stupnju asimetrije prostornih parametara eksplozije. Stoga je zračna eksplozija najmanje učinkovita sa stajališta stvaranja EMP-a. EMP prizemne eksplozije imat će visok intenzitet, ali se brzo smanjuje kako se udaljava od epicentra.

Budući da slabostrujni krugovi i elektronički uređaji normalno rade na naponima od nekoliko volti i strujama do nekoliko desetaka miliampera, za njihovu apsolutno pouzdanu zaštitu od EMI potrebno je osigurati smanjenje jakosti struja i napona u kabelima za do šest redova veličine.

MOGUĆI NAČINI RJEŠENJA PROBLEMA EMP ZAŠTITE

Idealna zaštita od EMZ-a bila bi da se prostorija u kojoj se nalazi radio-elektronička oprema potpuno prekrije metalnim zaslonom. Istodobno je jasno da je takvu zaštitu u nekim slučajevima praktički nemoguće osigurati, jer Za rad opreme često je potrebno osigurati električnu komunikaciju s vanjskim uređajima. Stoga se koriste manje pouzdana sredstva zaštite, kao što su vodljive mrežaste ili filmske obloge za prozore, saćaste metalne konstrukcije za dovod zraka i ventilacijske otvore te kontaktne opružne brtve postavljene po obodu vrata i otvora.

Složenijim tehničkim problemom smatra se zaštita od prodora EMR-a u opremu kroz razne kabelske uvodnice. Radikalno rješenje ovog problema mogao bi biti prijelaz s električnih komunikacijskih mreža na svjetlovodne mreže koje praktički nisu pod utjecajem EMR-a. Međutim, zamjena poluvodičkih elemenata u cijelom nizu funkcija koje obavljaju elektrooptičkim uređajima moguća je tek u dalekoj budućnosti. Stoga se trenutno filtri, uključujući filtre od vlakana, kao i iskrišta, varistori od metalnog oksida i Zenerove diode velike brzine, najviše koriste kao sredstva za zaštitu kabelskih ulaza.

Sva ova sredstva imaju i prednosti i nedostatke. Dakle, kapacitivno-induktivni filtri su prilično učinkoviti za zaštitu od EMI niskog intenziteta, a vlaknasti filtri štite u relativno uskom području ultravisokih frekvencija. Iskrišta imaju značajnu inerciju i uglavnom su prikladna za zaštitu od preopterećenja koja nastaju pod utjecajem napona i struje inducirane u kućištu zrakoplova, kućištu opreme i omotaču kabela.

Varistori od metalnog oksida su poluvodički uređaji koji naglo povećavaju svoju vodljivost pri visokom naponu. Međutim, pri korištenju ovih uređaja kao sredstva zaštite od EMI, treba uzeti u obzir njihovu nedovoljnu učinkovitost i pogoršanje karakteristika pri ponovljenom izlaganju opterećenjima. Ovi nedostaci su odsutni u brzim Zener diodama, čiji se rad temelji na oštroj lavinskoj promjeni otpora od relativno visoke vrijednosti do gotovo nule kada napon primijenjen na njih prijeđe određenu vrijednost praga. Osim toga, za razliku od varistora, karakteristike Zener dioda se ne pogoršavaju nakon opetovanog izlaganja visokim naponima i promjene načina rada.

Najracionalniji pristup projektiranju sredstava zaštite od EMI kabelskih uvodnica je stvaranje takvih konektora, čiji dizajn uključuje posebne mjere za osiguranje formiranja filterskih elemenata i ugradnju ugrađenih Zener dioda. Ovo rješenje pomaže u dobivanju vrlo malih vrijednosti kapacitivnosti i induktiviteta, što je neophodno za zaštitu od impulsa koji imaju kratko trajanje i, prema tome, snažnu visokofrekventnu komponentu. Korištenje konektora sličnog dizajna riješit će problem ograničenja karakteristika težine i veličine zaštitnog uređaja.

Faradayev kavez- uređaj za zaštitu opreme od vanjskih elektromagnetskih polja. Obično je to uzemljeni kavez napravljen od visoko vodljivog materijala.

Princip rada Faradayeva kaveza vrlo je jednostavan – kada zatvorena elektrovodljiva ljuska uđe u električno polje, slobodni elektroni ljuske počinju se kretati pod utjecajem ovog polja. Kao rezultat toga, suprotne strane ćelije dobivaju naboje, čije polje kompenzira vanjsko polje.

Faradayev kavez štiti samo od električnih polja. Statičko magnetsko polje će prodrijeti unutra. Promjenjivo električno polje stvara promjenjivo magnetsko polje, koje zauzvrat stvara promjenjivo električno polje. Stoga, ako se promjenjivo električno polje blokira Faradayevim kavezom, tada se neće generirati ni promjenjivo magnetsko polje.

Međutim, u području visokih frekvencija djelovanje takvog zaslona temelji se na refleksiji Elektromagnetski valovi s površine zaslona i slabljenja visokofrekventne energije u njegovoj debljini zbog gubitaka topline zbog vrtložnih struja.

Sposobnost Faradayeva kaveza da zaštiti elektromagnetsko zračenje određena je:
debljina materijala od kojeg je izrađena;
dubina površinskog učinka;
omjer veličine otvora u njemu i valne duljine vanjskog zračenja.
Za ekraniziranje kabela potrebno je stvoriti Faradayev kavez s visoko vodljivom površinom duž cijele duljine oklopljenih vodiča. Kako bi Faradayev kavez radio učinkovito, veličina mrežne ćelije mora biti znatno manja od valne duljine zračenja od kojeg je potrebna zaštita. Princip rada uređaja temelji se na preraspodjeli elektrona u vodiču pod utjecajem elektromagnetskog polja.

Inozemni tisak naglašava da nedostatak eksperimentalnih podataka uvelike otežava izračun štetnih čimbenika EMR-a i određivanje mjera zaštite od njega. To će uvelike doprinijeti matematičko modeliranje Procesi generiranja EMR-a na računalu. Na sl. Na slici 3 prikazan je rezultat takvog modeliranja u obliku trodimenzionalne slike nuklearne eksplozije u svemiru. Ovakvim modeliranjem, kao i na temelju teorijskih proračuna, inozemni stručnjaci su utvrdili da se vrijednost intenziteta induciranog EMR-a (50 kV/m) može smatrati najvećom mogućom. Ova je okolnost postala jedan od kriterija pri projektiranju sredstava zaštite od EMP-a. Ostali kriteriji su trajanje prednjeg ruba EMI (3-5 ns) i njegovo ukupno trajanje (približno 1 μs), zbog čega vrijeme prijelaznih procesa u EMI zaštitnoj opremi ne bi smjelo prelaziti nekoliko nanosekundi, a njihova probojna čvrstoća treba biti takva da može izdržati napon od nekoliko desetaka kilovolti nekoliko mikrosekundi. Uzimajući u obzir ove kriterije, u SAD-u je razvijena vojna norma MILSTD-2169, koja je nomogram za izračun EMR razine ovisno o visini eksplozije, njezinoj snazi ​​i udaljenosti štićenog objekta od epicentra eksplozije. . Za praktičnu primjenu norme potrebno je poznavati otpornost različitih uređaja, uređaja i sklopova na djelovanje EMR-a određenog intenziteta, kao i učinkovitost zaštitne opreme. Budući da je prikupljanje takvih podataka tijekom podzemnih nuklearnih pokusa tehnički vrlo složeno i skupo, rješenje problema prikupljanja eksperimentalnih podataka postiže se metodama i sredstvima fizičkog modeliranja.
Među kapitalističkim zemljama, Sjedinjene Države zauzimaju vodeće mjesto u razvoju i praktičnoj uporabi EMP simulatora nuklearne eksplozije.
Takvi simulatori su električni generatori s posebnim emiterima koji stvaraju elektromagnetsko polje s parametrima bliskim onima karakterističnim za pravi EMR. Ispitni objekt i instrumenti koji bilježe intenzitet polja, njegov frekvencijski spektar i trajanje izloženosti postavljaju se u područje pokrivanja radijatora.
Jedan takav simulator, postavljen u zračnoj bazi Kirtland (Novi Meksiko), prikazan je na slici. 4. Dizajniran za simulaciju utjecaja EMR-a na zrakoplov i njegovu opremu u letu, može se koristiti za testiranje tako velikih zrakoplov, Kako
bombarder B-52 ili civilni zrakoplov Boeing 747.
Trenutno kreiran i djeluje veliki broj EMP simulatori za testiranje zrakoplovne, svemirske, brodske i kopnene vojne opreme. Međutim, vjeruje se da svi oni ne rekonstruiraju u potpunosti stvarne uvjete izloženosti EMR-u od nuklearne eksplozije zbog ograničenja koja nameću karakteristike emitera, generatora i izvora energije na frekvencijski spektar zračenja, njegovu snagu i brzina porasta pulsa. Istodobno, strani tisak napominje da je čak i uz ova ograničenja moguće dobiti prilično potpune i pouzdane podatke o pojavi kvarova na poluvodičkim elementima, kvarovima u njihovom funkcioniranju itd., kao i o učinkovitosti raznih zaštitnih sredstava. uređaja. Osim toga, takva su ispitivanja omogućila kvantificiranje opasnosti raznih načina izlaganja radioelektroničke opreme EMZ-u.
Teorija elektromagnetskog polja pokazuje da su takvi putevi za zemaljsku opremu prije svega razni antenski uređaji i kabelski ulazi sustava napajanja, a za zrakoplovstvo i svemirska tehnologija- antene, kao i struje inducirane u kućištu i zračenje koje prodire kroz stakla kabina i grotla od nevodljivih materijala. Teorijski je izračunato i eksperimentalno potvrđeno da struje inducirane EMR-om u nadzemnim i ukopanim energetskim kabelima duljine stotina i tisuća kilometara mogu doseći tisuće ampera, a naponi koji nastaju u otvorenim krugovima takvih kabela mogu doseći milijune od volti. U antenskim ulazima, čija duljina ne prelazi desetke metara, EMI-inducirane struje mogu biti nekoliko stotina ampera. EMR koji prodire izravno kroz elemente konstrukcija izrađenih od dielektričnih materijala (neoklopljeni zidovi, prozori, vrata itd.) može inducirati struje od desetaka ampera u unutarnjem električnom ožičenju. Struje inducirane u oplati zrakoplova i ultra-dugovalnoj komunikacijskoj anteni mogu biti do 1000 A, što dovodi do pojave struja u internoj mreži u vozilu snage od 1 - 10 A. Budući da su niskostrujni krugovi i elektronički uređaji inače rade na naponima od nekoliko volti i strujama do nekoliko desetaka miliampera, onda strani tisak tvrdi da je za njihovu apsolutno pouzdanu zaštitu od EMP potrebno osigurati smanjenje jakosti struja i napona induciranih u energetskim kabelima. do šest redova veličine. Idealna zaštita od EMZ-a bila bi da se prostorija ili kućište u kojem se nalazi radio-elektronička oprema potpuno prekrije metalnim zaslonom. Istodobno je jasno da je u praksi nemoguće osigurati takvu zaštitu u nekim slučajevima, budući da rad opreme često zahtijeva njezino električno povezivanje s vanjskim uređajima.
Stoga se koriste manje pouzdana sredstva zaštite, kao što su vodljive mrežaste ili filmske obloge za prozore, saćaste metalne konstrukcije za dovod zraka i ventilacijske otvore te kontaktne opružne brtve postavljene po obodu vrata i otvora.
Složenijim tehničkim problemom smatra se zaštita od prodora EMR-a u opremu kroz razne kabelske uvodnice. Prema mišljenju inozemnih stručnjaka, radikalno rješenje ovog problema mogao bi biti prijelaz s električnih komunikacijskih mreža na optičke mreže koje praktički nisu pod utjecajem EMR-a. Međutim, zamjena poluvodičkih elemenata u cijelom nizu funkcija koje obavljaju elektrooptičkim uređajima
moguće samo u dalekoj budućnosti. Stoga su trenutno najrašireniji filtri za zaštitu kabelskih ulaza filtri valovoda, kao i iskrišta, varistori od metalnih oksida i Zener diode velike brzine. Sva ova sredstva imaju i prednosti i nedostatke. Stoga se kapacitivno-induktivni filtri smatraju prilično učinkovitom zaštitom od EMI niskog intenziteta, a valovodni filtri štite u relativno uskom području ultravisokih frekvencija. Iskrišta imaju značajnu inerciju i uglavnom su prikladna za zaštitu od preopterećenja koja nastaju pod utjecajem napona i struja induciranih u oplati zrakoplova, kućištu opreme i omotaču kabela.
Relativno nedavno stvoreni su varistor metalnog oksida, koji su poluvodički uređaji koji oštro povećavaju svoju vodljivost pri visokom naponu. Međutim, vjeruje se da pri korištenju takvih uređaja kao sredstva zaštite od EMI treba uzeti u obzir njihovu nedovoljno visoku učinkovitost i pogoršanje karakteristika kada su podvrgnuti ponovljenom izlaganju opterećenjima. Ovi nedostaci su odsutni u brzim Zener diodama, čiji se rad temelji na oštroj lavinskoj promjeni otpora od relativno visoke vrijednosti do gotovo nule (način kratkog spoja) kada napon primijenjen na njih prijeđe određenu vrijednost praga . Brzina ovog procesa u modernim Zener diodama je oko 10E-9s, a teorijska granica može doseći čak 10E-12s. Osim toga, za razliku od varistora, karakteristike Zener diode ne pogoršavaju se nakon opetovanog izlaganja visokim naponima i promjene načina rada. Kako primjećuje strani tisak, najracionalniji pristup projektiranju sredstava zaštite od EMI kabelskih uvodnica je stvaranje takvih konektora, čiji dizajn uključuje posebne mjere za osiguranje formiranja filterskih elemenata i ugradnju ugrađenih Zener dioda. . Sličan konektor napravio je International Telephone and Telegraph Corporation za projektil zrak-zrak Phoenix (slika 5). Poprečni presjek konektora jasno pokazuje postavljanje Zener diode izravno na strujni kontakt i strukturne elemente konektora koji tvore frekvencijski filtar (svaki kontakt prolazi unutar feritnog prstena, koji djeluje kao induktor, na s obje strane kojih se nalaze “wafer” kondenzatori filtarskih kondenzatora). Ovaj dizajn pomaže u postizanju vrlo niskih vrijednosti kapacitivnosti i induktiviteta, što je neophodno kako bi se osigurala zaštita od impulsa koji imaju kratko trajanje i, stoga, snažnu visokofrekventnu komponentu.
Vjeruje se da će korištenje konektora sličnog dizajna riješiti problem ograničenja težine i veličine zaštitnog uređaja. Koliko je ova okolnost važna može se prosuditi po sljedećem primjeru koji se navodi u zapadnom tisku. Kada koristite konvencionalne radijske komponente za stvaranje zaštitnog uređaja za četiri standardna konektora, od kojih svaki ima 128 kontakata (što se smatra tipičnim za modernim sredstvima računalna tehnologija), bio bi potreban krug koji se sastoji od 1024 kondenzatora, 512 induktora i 512 dioda.
Naveden je i primjer praktične primjene novih konektora za zrakoplovnu elektroničku opremu. Industrijska tvrtka je zamoljena da modificira vojni helikopter za mornaricu. Tijekom procesa testiranja otkriveno je da je nemoguće putovati do nosača zrakoplova zbog kvara opreme na brodu u ovoj situaciji snažnog zračenja brodske radio-elektroničke opreme. Nakon zamjene niza konektora u opremi helikoptera novima opremljenima EMI zaštitnim uređajima, problem je uglavnom riješen.
Složenost rješavanja problema zaštite od EMP-a i visoka cijena sredstava i metoda razvijenih u tu svrhu prisilili su američko zapovjedništvo isprva na put njihove selektivne uporabe u posebno važnim sustavima naoružanja i vojne opreme. Prvi ciljani rad u tom smjeru bili su EMP programi zaštite za raketne sustave Minuteman, Poseidon i Polaris.
Prema američkim stručnjacima, ti sustavi imaju gotovo apsolutnu zaštitu. U nestrateškim oružanim sustavima problem je riješen
osiguranjem pouzdane zaštite uređaja i elemenata koji su najvažniji za njihov rad ili su izloženi EMZ-u.
Isti je put odabran za zaštitu opsežnih kontrolnih i komunikacijskih sustava. Međutim, glavni način rješavanja ovog problema strani stručnjaci smatraju stvaranjem takozvanih distribuiranih komunikacijskih mreža (kao što je "Gwen"), čiji su prvi elementi već postavljeni u kontinentalnom dijelu Sjedinjenih Država.
Trenutno stanje problema EMR-a zapadni tisak ocjenjuje na sljedeći način. Mehanizmi stvaranja EMR-a i parametri njegovog štetnog djelovanja dovoljno su dobro teorijski proučeni i eksperimentalno potvrđeni. Razvijeni su sigurnosni standardi opreme i poznata su učinkovita sredstva zaštite. Međutim, da bi se postiglo dovoljno povjerenja u pouzdanost zaštite sustava i opreme od EMP-a, potrebno je provesti ispitivanja pomoću simulatora. Konkretno, kroz njih već prolaze zrakoplovi, projektili, sateliti, pojedinačna brodska oprema te oprema komunikacijskih i kontrolnih sustava. Vjeruje se da će mogućnosti ispitivanja brodske opreme biti značajno proširene nakon završetka izgradnje simulatora Impress-2 posebno postavljenog na ispitnom brodu. Što se tiče testiranja komunikacijskih i kontrolnih sustava u punom opsegu, ovaj zadatak, prema mišljenju stranih stručnjaka, vjerojatno neće biti riješen u doglednoj budućnosti.
Prema izvješćima stranih medija, snažan EMP može nastati ne samo kao rezultat nuklearne eksplozije. Trenutno u nekim zapadne zemlje U tijeku je rad na stvaranju impulsa elektromagnetskog zračenja pomoću magnetohidrodinamičkih uređaja, kao i visokonaponskih pražnjenja. Stoga će pitanja zaštite radioelektroničke opreme od utjecaja EMP-a ostati u središtu pažnje znanstvenih i tehničkih stručnjaka zemalja NATO-a bez obzira na ishod pregovora o nuklearnom razoružanju.

Nuklearna eksplozija je popraćena elektromagnetskim zračenjem u obliku snažnog kratkog pulsa, koji utječe uglavnom na električnu i elektroničku opremu.

Izvori nastanka elektromagnetskog pulsa (EMP). Po prirodi EMR-a, uz neke pretpostavke, može se usporediti s elektromagnetsko polje munje u blizini, uzrokujući smetnje radio prijemnicima. Valne duljine se kreću od 1 do 1000 m ili više. EMR nastaje uglavnom kao rezultat interakcije gama zračenja nastalog tijekom eksplozije s atomima okoliš.

Kada gama zrake stupaju u interakciju s atomima medija, potonjima se prenosi energetski impuls, čiji se mali dio troši na ionizaciju atoma, a glavni dio na komunikaciju kretanje prema naprijed elektroni i ioni nastali kao posljedica ionizacije. Zbog činjenice da je znatno više energije predano elektronu nego ionu, a također i zbog velike razlike u masi, elektroni imaju više velika brzina u usporedbi s ionima. Možemo pretpostaviti da ioni praktički ostaju na mjestu, a elektroni se od njih odmiču brzinama bliskim brzini svjetlosti u radijalnom smjeru od središta eksplozije. Tako se neko vrijeme u prostoru događa razdvajanje pozitivnih i negativnih naboja.

Zbog činjenice da gustoća zraka u atmosferi opada s visinom, dolazi do asimetrije u raspodjeli u području oko mjesta eksplozije. električno punjenje(tok elektrona). Asimetrija toka elektrona može nastati i zbog asimetrije samog toka gama zraka zbog različite debljine ljuske bombe, kao i prisutnosti magnetskog polja Zemlje i drugih čimbenika. Asimetrija električnog naboja (tok elektrona) na mjestu eksplozije u zraku uzrokuje strujni impuls. Emitira elektromagnetsku energiju na isti način kao da je propušta kroz antenu koja zrači.

Područje u kojem gama zračenje stupa u interakciju s atmosferom naziva se područje izvora EMR-a. Gusta atmosfera u blizini zemljine površine ograničava područje distribucije gama zraka (srednja slobodna putanja je stotine metara). Dakle, kod prizemne eksplozije područje izvora zauzima površinu od samo nekoliko četvornih kilometara i približno se podudara s područjem gdje su izloženi drugi štetni čimbenici nuklearne eksplozije.

Tijekom nuklearne eksplozije na velikim visinama, gama zrake mogu putovati stotinama kilometara prije interakcije s molekulama zraka i zbog svoje razrijeđenosti prodrijeti duboko u atmosferu. Stoga je veličina područja izvora EMR-a velika. Tako se uz visinsku eksploziju streljiva snage 0,5-2 milijuna tona može formirati područje izvora EMP promjera do 1600-3000 km i debljine oko 20 km, čija je donja granica proći će na visini od 18-20 km (slika 1.4).

Riža. 1.4. Glavne opcije za EMP situaciju: 1 - EMP situacija u području izvora i formiranje polja zračenja od eksplozija na tlu i zraku; 2 - podzemna EMP situacija na određenoj udaljenosti od eksplozije blizu površine; 3 - EMP situacija eksplozije na velikim visinama.

Velika veličina područja izvora tijekom eksplozije na velikim visinama stvara intenzivan EMR usmjeren prema dolje preko značajnog dijela zemljine površine. Stoga se vrlo veliko područje može naći u uvjetima snažnog utjecaja EMP-a, gdje drugi štetni čimbenici nuklearne eksplozije nemaju praktički nikakav učinak.

Stoga, tijekom nuklearnih eksplozija na velikim visinama, EMR može snažno utjecati na objekte za ispis koji se nalaze izvan izvora nuklearnog oštećenja.

Glavni parametri EMR-a koji određuju štetni učinak su priroda promjene jakosti električnog i magnetskog polja tijekom vremena - oblik pulsa i maksimalna jakost polja - amplituda pulsa.

EMR zemaljske nuklearne eksplozije na udaljenosti do nekoliko kilometara od središta eksplozije je pojedinačni signal sa strmim vodećim rubom i trajanjem od nekoliko desetaka milisekundi (slika 1.5).

Riža. 1.5. Promjena jakosti polja elektromagnetskog pulsa: a - početna faza; b - glavna faza; c je trajanje prvog kvazipoluciklusa.

EMR energija raspoređena je u širokom frekvencijskom rasponu od desetak herca do nekoliko megaherca. Međutim, visokofrekventni dio spektra sadrži mali dio energije pulsa; najveći dio njegove energije javlja se na frekvencijama do 30 kHz.

Amplituda EMR-a u ovoj zoni može doseći vrlo velike vrijednosti - u zraku, tisuće volti po metru tijekom eksplozije streljiva male snage i desetke tisuća volti po metru tijekom eksplozija streljiva velike snage. U tlu, amplituda EMR-a može doseći stotine odnosno tisuće volti po metru.

Budući da se amplituda EMP-a brzo smanjuje s povećanjem udaljenosti, EMP od nuklearne eksplozije na zemlji djeluje samo nekoliko kilometara od središta eksplozije; na velike udaljenosti ima samo kratkoročni negativni učinak na rad radijske opreme.

Za nisku eksploziju zraka, EMP parametri ostaju u osnovi isti kao i za eksploziju na tlu, ali kako se visina eksplozije povećava, amplituda pulsa na površini tla se smanjuje.

S niskom eksplozijom zraka snage 1 milijun tona, EMR s štetnim jakostima polja širi se područjem radijusa do 32 km, 10 milijuna tona - do 115 km.

Amplituda EMR kod podzemnih i podvodnih eksplozija znatno je manja od amplitude EMR kod eksplozija u atmosferi, pa se njegovo štetno djelovanje kod podzemnih i podvodnih eksplozija praktički ne očituje.

Štetno djelovanje EMR-a uzrokovano je pojavom napona i struja u vodičima koji se nalaze u zraku, tlu i na opremi drugih objekata.

Budući da amplituda EMR-a brzo opada s povećanjem udaljenosti, njegovo štetno djelovanje je nekoliko kilometara od centra (epicentra) eksplozije velikog kalibra. Dakle, pri eksploziji tla snage 1 Mt, vertikalna komponenta EMR električnog polja na udaljenosti od 4 km iznosi 3 kV/m, na udaljenosti od 3 km - 6 kV/m, a na 2 km - 13 kV/m.

EMR nema izravan učinak na ljude. Prijemnici EMR energije - tijela koja provode električnu struju: svi nadzemni i podzemni komunikacijski vodovi, upravljački vodovi, alarmi (budući da imaju električnu čvrstoću koja ne prelazi 2-4 kV istosmjernog napona), prijenos energije, metalni stupovi i nosači, zračni i podzemni antenski uređaji, nadzemni i podzemni turbinski cjevovodi, metalni krovovi i druge konstrukcije od metala. U trenutku eksplozije u njima se na djelić sekunde javlja impuls električne struje i javlja se razlika potencijala u odnosu na zemlju. Pod utjecajem ovih napona može doći do: proboja izolacije kabela, oštećenja ulaznih elemenata opreme priključene na antene, nadzemnih i podzemnih vodova (kvar komunikacijskih transformatora, kvar odvodnika, osigurača, oštećenja poluvodičkih uređaja i dr.). , kao i pregorijevanje uložaka osigurača uključenih u vodove za zaštitu opreme Visoka električni potencijali u odnosu na tlo, koji se pojavljuju na zaslonima, kabelskim jezgrama, antenskim dovodnim vodovima i žičanim komunikacijskim vodovima mogu predstavljati opasnost za osobe koje servisiraju opremu.

EMP predstavlja najveću opasnost za opremu koja nije opremljena posebnom zaštitom, čak i ako se nalazi u posebno čvrstim konstrukcijama koje mogu izdržati velika mehanička opterećenja od udarnog vala nuklearne eksplozije. EMR za takvu opremu glavni je štetni faktor.

Električni vodovi i njihova oprema, projektirani za napone od desetaka i stotina kW, otporni su na djelovanje elektromagnetskih impulsa.

Također je potrebno uzeti u obzir istovremeni utjecaj impulsa trenutnog gama zračenja i EMR: pod utjecajem prvog povećava se vodljivost materijala, a pod utjecajem drugog dodatno električne struje. Osim toga, treba uzeti u obzir njihov istovremeni utjecaj na sve sustave koji se nalaze u eksplozivnom području.

Visoki električni naponi stvaraju se (induciraju) na kabelskim i nadzemnim vodovima uhvaćenim u zoni snažnih impulsa elektromagnetskog zračenja. Inducirani napon može uzrokovati oštećenje ulaznih krugova opreme na prilično udaljenim dijelovima ovih vodova.

Ovisno o prirodi utjecaja EMR-a na komunikacijske vodove i opremu povezanu s njima, preporučuju se sljedeće metode zaštite: uporaba dvožilnih simetričnih komunikacijskih vodova, dobro izoliranih međusobno i od zemlje; isključenje uporabe jednožilnih vanjskih komunikacijskih linija; oklop podzemnih kabela s bakrenim, aluminijskim, olovnim plaštem; elektromagnetska zaštita jedinica i komponenti opreme; korištenje raznih vrsta zaštitnih ulaznih uređaja i opreme za zaštitu od munje.

itd.). Štetno djelovanje elektromagnetskog pulsa (EMP) uzrokovano je pojavom induciranih napona i struja u različitim vodičima. Učinak EMR-a očituje se prvenstveno u vezi s električnom i radio-elektroničkom opremom. Najranjiviji su vodovi komunikacije, signalizacije i upravljanja. U tom slučaju može doći do sloma izolacije, oštećenja transformatora, oštećenja poluvodičkih uređaja itd. Eksplozija na velikoj visini može stvoriti smetnje u ovim vodovima na vrlo velikim područjima. Zaštita od EMI postiže se oklopom vodova i opreme za napajanje.

vidi također

Književnost

• V. M. Lobarev, B. V. Zamyshlaev, E. P. Maslin, B. A. Shilobreev. Fizika nuklearne eksplozije: Učinak eksplozije. - M.: Znanost. Fizmatlit., 1997. - T. 2. - 256 str. - ISBN 5-02-015125-4
• Tim autora. Nuklearna eksplozija u svemiru, na zemlji i pod zemljom. - Vojnoizdavački zavod, 1974. - 235 str. - 12.000 primjeraka.
• Ricketts LW, Mostovi JE. Mailetta J. Elektromagnetski impuls i metode zaštite / Prijevod. s engleskog - Atomizdat, 1979. - 328 str.

Zaklada Wikimedia. 2010.

Pogledajte što je "elektromagnetski impuls" u drugim rječnicima:

Vidi Elektromagnetski puls. EdwART. Rječnik pojmova Ministarstva za izvanredne situacije, 2010 ... Rječnik hitnih situacija

elektromagnetski puls- EMI Promjena razine elektromagnetskih smetnji u vremenskom razdoblju koje je razmjerno vremenu uspostavljanja prijelaznog procesa u tehničkom sredstvu na koje ta promjena utječe. [GOST 30372—95] Teme: elektromagnetski... ...

elektromagnetski puls- elektromagnetinis impulsas statusas T sritis apsauga nuo naikinimo priemonių apibrėžtis Galingi trumpalaikiai elektromagnetiniai laukai, kurie atsiranda orinių ir aukštybinių branduolinių sprogimų metu; branduolinio sprogimo naikinamasis veiksnys … Apsaugos nuo naikinimo priemonių enciklopedinis žodynas

elektromagnetski puls- elektromagnetinis impulsas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Trumpalaikis elektromagnetinis laukas. atitikmenys: engl. elektromagnetski impuls vok. elektromagnetischer Impuls, m rus. elektromagnetski puls, m pranc.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

elektromagnetski puls- elektromagnetinis impulsas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. elektromagnetski impuls vok. elektromagnetischer Impuls, m rus. elektromagnetski puls, m pranc. impuls électromagnétique, f … Fizikos terminų žodynas

Elektromagnetski puls- kratkotrajno elektromagnetsko polje koje nastaje tijekom eksplozije nuklearnog oružja kao rezultat interakcije gama zračenja i neutrona emitiranih tijekom nuklearne eksplozije s atomima okoliša. Je štetni čimbenik nuklearnog oružja;… … Rječnik vojnih pojmova

Elektromagnetski puls- 1. Promjena razine elektromagnetskih smetnji tijekom vremenskog razdoblja koje je razmjerno vremenu uspostavljanja prijelaznog procesa u tehničkim sredstvima zahvaćenim ovom promjenom Koristi se u dokumentu: GOST 30372 95 Kompatibilnost... ... Telekomunikacijski rječnik

Elektromagnetski puls (EMP) je štetni čimbenik nuklearnog oružja, kao i svih drugih izvora EMP (na primjer, munja, specijalno elektromagnetsko oružje, kratki spoj u električnoj opremi velike snage ili bljesak u blizini ... .. Wikipedia

Kratkotrajno elektromagnetsko polje koje nastaje tijekom eksplozije nuklearnog oružja kao rezultat interakcije gama zračenja i neutrona emitiranih tijekom nuklearne eksplozije s atomima okoline. Frekvencijski spektar elektromagnetskog pulsa... ...Pomorski rječnik

elektromagnetski puls od elektrostatičkih pražnjenja- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. Englesko-ruski rječnik elektrotehnike i elektroenergetike, Moskva, 1999] Teme elektrotehnike, osnovni pojmovi EN elektrostatičko pražnjenje elektromagnetski puls ... Vodič za tehničke prevoditelje

knjige

• , Gurevič Vladimir Igorevič. Povijest razvoja vojnih nuklearnih programa u SSSR-u i SAD-u, uloga inteligencije u stvaranju nuklearnog oružja u SSSR-u, detekcija elektromagnetskog pulsa tijekom nuklearne eksplozije (EMP),…
• Elektromagnetski puls nuklearne eksplozije na velikim visinama i zaštita električne opreme od nje, Gurevich Vladimir Igorevich. Govori o povijesti razvoja vojnih nuklearnih programa u SSSR-u i SAD-u, ulozi inteligencije u stvaranju nuklearnog oružja u SSSR-u, otkrivanju elektromagnetskog pulsa tijekom nuklearne eksplozije (EMP),...