воздействие на электронные средства и методы защиты – Книги – Публикации ВШЭ – Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Панченко П. Н. В кн.: Актуальные проблемы философии государства и права: сборник статей участников научного семинара. Н. Новгород: Нижегородская правовая академия, 2011. С. 118-128.
Анализируется содержание интеллектуального потенциала общества, его значение для развития страны и ее роли в мире, раскрывается назначение права как фактора защиты, развития и рационального использования данного потенциала, обосновывается вывод о том, что уголовное право и уголовно-правовая наука есть неотъемлемые факторы последнего, а поэтому должны предъявляться особые требования к их совершенствованию.
Добавлено: 24 октября 2012
Маджитова Ф. Ш., Сезонов Ю. И., Ульдин А. А. и др. В кн.: Труды ХХ Международного совещания «Радиационная физика твердого тела» (Севастополь, 5 июля — 10 июля 2010 г.). Т. 1-2. М.: ФГБНУ «НИИ ПМТ», 2010. С. 633-639.
Построена квантовая теория экранирования кулоновского поля точечного заряда в намагниченном электронном газе квантового цилиндра. Вычислены асимптотики экранированного потенциала как для вырожденного, так и для больцмановского газа. Показано, что в вырожденном случае результат наряду с известной квазиклассической монотонной частью содержит квантовую осциллирующую часть, которая соответствует осцилляциям Фриделя.
Добавлено: 12 апреля 2012
Кечиев Л. Н., Бурутин А. Г., Балюк Н. В. Технологии электромагнитной совместимости. 2010. № 1. С. 3-27.Рассматривается проблема функциональной безопасности, определяемой ЭМС. Показана ее комплексность, приводится расширенная классификация и характеристика электромагнитных эффектов, формирующих электромагнитную среду. Отмечаются опасности, вызванные неадекватно функционирующими системами и оборудованием в оперативной электромагнитной среде. Обосновывается необходимость развития более совершенных методов теории и практики создания радиотехнических и электронных систем, которые обеспечат целостность функциональной безопасности на всем жизненном цикле систем. Формулируются требования к методам и средствам испытаний и измерений, экспериментально-исследовательской базе, которые должны соответствовать реальным электромагнитным эффектам, отвечающих требованиям функциональной безопасности. Выдвигаются требования к компетентности персонала, связанного с оборудованием и системами в течение всего жизненного цикла, что является важнейшим фактором обеспечения целостности функциональной безопасности.
Добавлено: 16 апреля 2012
Богомолов Р. О., Хаметов В. М. Обозрение прикладной и промышленной математики. 2011. Т. 18. № 1. С. 163-164.Строится ε-опциональное разложение для платежного обязательства европейского опциона.
Добавлено: 19 апреля 2012
Воронина Е. Н., Новиков Л. С., Черник В. Н. и др. Перспективные материалы. 2011. № 6. С. 29-36.Добавлено: 12 апреля 2012
Кечиев Л. Н., Акбашев Б. Б., Степанов П. В. М.: ООО «Группа ИДТ», 2010.На основе обобщения отечественного и мирового опыта рассматривается комплекс вопросов, связанных с разработкой эффективных экранов и экранирующих систем для технических средств, работающих в широком частотном диапазоне. Впервые в отечественной литературе защита технических средств от воздействия электромагнитных полей представлена комплексно: от аппаратного уровня до экранированных строений. Дается обобщенная концепция многорубежного экранирования, позволяющая наметить стратегию решения задачи, рассматриваются применяемые материалы, приводятся элементы теории и инженерные методики расчетов электростатических, магнитостатических и электродинамических экранов. Значительное внимание уделено методам и средствам повышения целостности экранирования за счет установки проводящих прокладок. Для специалистов, применяющих стандартные конструкции шкафов и стоек, приведены рекомендации по выбору конструктивов с усиленной электромагнитной защитой. Впервые в отечественной литературе с единых позиций рассмотрены основные вопросы, связанные с созданием экранированных зданий и помещений. Изложение материала ориентировано на инженерную аудиторию. Технические задачи базируются на физическом уровне строгости, математические выкладки направлены на получение инженерных расчетных соотношений. Приводятся многочисленные практические примеры, формулируются правила и рекомендации по проектированию экранов. Текст сопровождается значительным числом иллюстраций. В определённой мере книга может служить справочником по конструированию экранов и экранирующих систем.
Монография предназначена для инженерно-технических работников. Она может быть полезна бакалаврам, магистрам и аспирантам соответствующих направлений, а для систем повышения квалификации и профессионального мастерства её можно рассматривать в качестве учебного пособия.
Добавлено: 16 апреля 2012
Лаврова А. А. В кн.: Синтаксис и эмоции. Н. Новгород: Нижегородский государственный лингвистический университет им. Н.А. Добролюбова, 2012. С. 88-113.В главе рассматриваются вопросы, связанные с воздействием на эмоциональную сферу аудитории в политической коммуникации: выделяются составляющие эмоционального компонента воздействия — псевдоаффективная составляющая (связанная с осознанным использованием элементов аффективного поведения с целью воздействия на эмоции) и собственно аффективная составляющая (связанная с выражением эмоционального состояния оратора), определяется жанр политической речи, в котором эмоциональный компонент воздействия и обе его составляющие присутствуют с наибольшей степенью вероятности (предвыборные теледебаты), приводится классификация ненейтральных структурных форм, деформированных относительно ядерного предложения, реализующихся в предвыборных теледебатах, выделяются экспоненты псевдоаффективной и собственно аффективной составляющих эмоционального компонента политической речи на синтаксическом уровне.
Добавлено: 27 января 2013
В книге рассматривается полный комплекс вопросов проектирования печатных плат. Дается характеристика современной и перспективной элементной базы, рассматриваются электрофизические параметры печатных плат и линий передач в их составе. Большое внимание уделено методам анализа помех в цифровых узлах и обеспечению целостности сигнала (signal integrity) в них. Подробно рассмотрены важнейшие вопросы — проектирование шин питания и заземления в составе плат. Детально представлен материал по проектированию дифференциальных пар, которые все шире применяются в печатных платах. Излучения от печатных плат и их восприимчивость к электромагнитным помехам рассмотрены в контексте электромагнитной совместимости, базовые сведения о которой необходимы каждому разработчику. В завершении рассматриваются некоторые аспекты САПР печатных плат, применение которых важно для создания быстродействующих печатных узлов, а также влияние технологии на конечные показатели плат.
Изложение материала ориентировано на инженерную аудиторию, сопровождается многочисленными практическими примерами и конкретными рекомендациями и правилами проектирования. Текст сопровождается большим числом иллюстраций, помогающих читателю глубже понять суть рассматриваемых вопросов.
Книгу можно рассматривать как развернутый справочник по проектированию печатных плат. Она может быть полезна разработчикам печатных плат, студентам и аспирантам соответствующих специальностей, а также её можно рекомендовать в качестве учебного пособия в системе повышения квалификации и профессионального мастерства.
Добавлено: 17 октября 2012
Романова Т. В. Н. Новгород: Нижегородский государственный лингвистический университет им. Н.А. Добролюбова, 2008.Монография посвящена проблемам текстовой экспликации и корреляции категорий модальности-оценки-эмоциональности.
Добавлено: 3 августа 2012
Zhilin I., Kreshchuk A., Zyablov V. V. Journal of Communications Technology and Electronics. 2015. Vol. 60. No. 6. P. 695-706.
Добавлено: 30 января 2018
В настоящее время в астрономии и астрофизике наблюдается значительный рост объёмов экспериментальных данных. В данной работе рассматриваются крупные астрономические проекты с точки зрения передачи, хранения и обработки больших научных данных. Рассмотрена актуальность этих проблем в настоящее время и в будущем.
Добавлено: 26 февраля 2014
М.: МИЭМ НИУ ВШЭ, 2016.
В материалах конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов представлены тезисы докладов по следующим направлениям: математика и компьютерное моделирование; информационно-коммуникационные технологии; автоматизация проектирования, банки данных и знаний, интеллектуальные системы; компьютерные образовательные продукты; информационная безопасность; электроника и приборостроение; производственные технологии, нанотехнологии и новые материалы; информационные технологии в экономике, бизнесе и инновационной деятельности; инновационные технологии в дизайне. Материалы конференции могут быть полезны для преподавателей, студентов, научных сотрудников и специалистов, специализирующихся в области прикладной математики, информационно-коммуникационных технологий и электроники.
Добавлено: 7 марта 2016
Добавлено: 3 февраля 2017
Екатеринбург: ООО «Форт Диалог-Исеть», 2010.
В сборник трудов включены доклады Третьей Всероссийской научно-технической конференции «Радиовысотометрия — 2010», проходившей с 19 по 21 октября 2010 года в городе Каменск-Уральский.
В сборнике трудов рассмотрены актуальные проблемы радиолокации земной поверхности, совершенствования бортовых радиоэлектронных систем, повышения их точности, надежности и качества цифровой обработки информации, математическое и физическое моделирование бортовых радиоэлектронных систем.
Оргкомитет выражает свою признательность промышленным и научным предприятиям, которые приняли самое непосредственное участие в организации и проведении конференции, и благодарит всех авторов за представленные материалы.
Оргкомитет планирует проведение Четвертой Всероссийской научно-технической конференции по радиовысотометрии в сентябре — октябре 2013 г.
Добавлено: 25 января 2013
Т. 2. М.: ЗАО «Издательский дом «Столичная энциклопедия», 2012.
В книгу включены материалы ведущих предприятий, организаций, учреждений радиоэлектронной отрасли об истории, современном состоянии и перспективах развития отечественной компонентной базы, использовании новейших технологий в создании совремнных изделий электронной техники, их технических и конструктивных особенностях.
Добавлено: 21 марта 2013
Kofanov Y. N. Моделирование. ПГУ_2018. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ПГУ), 2018Добавлено: 11 апреля 2018
Novikov L., Mileev V., Voronina E. et al. Journal of Surface Investigation: X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2009. Vol. 3. No. 2. P. 199-214.Добавлено: 2 марта 2015
Drovosekov A. B., Kreines N. M., Savitsky A. O. et al. arxiv.org. cond-mat. Cornell University, 2015
Добавлено: 17 июня 2016
publications.hse.ru
Рикетс Л.У., Бриджес Дж.Э., Майлетта Дж. Электромагнитный импульс и методы защиты [IMAGE]
Перевод с английского. — Под редакцией Н.А. Ухина. — Москва: Атомиздат, 1979. — 328 с.Посвящена вопросам воздействия импульсного электромагнитного излучения (ЭМИ) на радиоэлектронную аппаратуру (РЭА), электрические цени, системы автоматики и методам защиты от него. Рассматриваются природа и особенности мощного ЭМИ, влияние его на отдельные элементы и компоненты РЭА, а также методы инженерных оценок и расчетов наблюдаемых эффектов. Описана техника экспериментального моделирования и защиты от воздействия ЭМИ Даны практические рекомендации.Развиваемый в книге подход является общим для понимания, прогнозирования и защиты от влияния электромагнитного импульсного излучения различной природы.
Для разработчиков, конструкторов и изготовителей радиоэлектронной аппаратуры, автоматических и электрических систем, а также для специалистов, занимающихся эксплуатацией соответствующего оборудования.Предисловие к русскому изданию.
Благодарности.ЭМИ-обстановка и наводка.
ЭМИ-обстановка.
Что такое ЭМИ?
Общие комментарии.
Основная ЭМИ-обстановка.
Сопоставление с другими эффектами.
Наводка, созданная ЭМИ.
Введение в проблему.
Квазистатическая наводка.
Поток энергии и соотношения для площадей антенны.
Строгий анализ.
Расчеты наводки, созданной ЭМИ.
Электросеть и другие приемники наводки нерезонансного типа.
Переходные процессы в экранированных подземных кабелях.Поведение элементов и подсистем.
Влияние ЭМИ на элементы.
Повреждение полупроводниковых приборов.
Повреждение обычных резисторов.
Повреждение конденсаторов.
Повреждение различных элементов.
Выводы.
Методы защиты.
Экраны и защитные устройства.
Кабели и их экраны.
Фильтры, трансформаторы и дроссели.
Защитные разрядники.
Защитные разрядники и гибридные фильтры.
Беспроводные ограничители.
Разъединители.
Методы лабораторных испытаний.
Введение. Общие требования к оборудованию.
Экраны.
Кабели, разъемы и кабелепроводы.
Фильтры.
Защитные разрядники.
Трансформаторы и симметрирующие трансформаторы.Проблемы систем.
Методы увеличения стойкости систем.
Введение.
Системные аспекты распределения по стойкости.
Распределение по стойкости.
Методы распределения.
Применение методов распределения.
Распределение в подземных сооружениях.
Распределение в подвижных экранированных вагонах.
Распределение по стойкости в самолете.
Заключение.Приложения:
Словарь терминов.
Таблицы чувствительности.
Имитационные установки.Список литературы.
Предметный указатель.
www.twirpx.com
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ИМПУЛЬС ЯДЕРНОГО ВЗРЫВА И ЗАЩИТА ОТ НЕГО / Выживание / lomasm RUINY, руины
Поражающее действие электромагнитного импульса (ЭМИ) обусловлено возникновением наведённых напряжений и токов в различных проводниках. Действие ЭМИ проявляется, прежде всего, по отношению к электрической и радиоэлектронной аппаратуре. Наиболее уязвимы линии связи, сигнализации и управления. При этом может произойти пробой изоляции, повреждение трансформаторов, порча полупроводниковых приборов и т. п.ИСТОРИЯ ВОПРОСА И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЗНАНИЙ В ОБЛАСТИ ЭМИ
Для того, чтобы понять всю сложность проблем угрозы ЭМИ и мер по защите от нее, необходимо кратко рассмотреть историю изучения этого физического явления и современное состояние знаний в этой области.
То, что ядерный взрыв будет обязательно сопровождаться электромагнитным излучением, было ясно физикам-теоретикам еще до первого испытания ядерного устройства в 1945 году. Во время проводившихся в конце 50-х — начале 60-х годов ядерных взрывов в атмосфере и космическом пространстве наличие ЭМИ было зафиксировано экспериментально.Однако количественные характеристики импульса измерялись в недостаточной степени, во-первых, потому что отсутствовала контрольно-измерительная аппаратура, способная регистрировать чрезвычайно мощное электромагнитное излучение, существующее чрезвычайно короткое время (миллионные доли секунду), во-вторых, потому что в те годы в радиоэлектронной аппаратуре использовались исключительно электровакуумные приборы, которые мало подвержены воздействию ЭМИ, что снижало интерес к его изучению.
Создание полупроводниковых приборов, а затем и интегральных схем, особенно устройств цифровой техники на их основе, и широкое внедрение средств в радиоэлектронную военную аппаратуру заставили военных специалистов по иному оценить угрозу ЭМИ. С 1970 года вопросы защиты оружия и военной техники от ЭМИ стали рассматриваться министерством обороны как имеющие высшую приоритетность.
Механизм генерации ЭМИ заключается в следующем. При ядерном взрыве возникают гамма и рентгеновское излучения и образуется поток нейтронов. Гамма-излучение, взаимодействуя с молекулами атмосферных газов, выбивает из них так называемые комптоновские электроны. Если взрыв осуществляется на высоте 20-40 км., то эти электроны захватываются магнитным полем Земли и, вращаясь относительно силовых линий этого поля создают токи, генерирующие ЭМИ. При этом поле ЭМИ когерентно суммируется по направлению к земной поверхности, т.е. магнитное поле Земли выполняет роль, подобную фазированной антенной решетки. В результате этого резко увеличивается напряженность поля, а следовательно, и амплитуда ЭМИ в районах южнее и севернее эпицентра взрыва. Продолжительность данного процесса с момента взрыва от 1 — 3 до 100 нс.
На следующей стадии, длящейся примерно от 1 мкс до 1 с, ЭМИ создается комптоновскими электронами, выбитыми из молекул многократно отраженным гамма-излучением и за счет неупругого соударения этих электронов с потоком испускаемых при взрыве нейтронов.
Интенсивность ЭМИ при этом оказывается примерно на три порядка ниже, чем на первой стадии.
На конечной стадии, занимающей период времени после взрыва от 1 с до нескольких минут, ЭМИ генерируется магнитогидродинамическим эффектом, порождаемым возмущениями магнитного поля Земли токопроводящим огненным шаром взрыва. Интенсивность ЭМИ на этой стадии весьма мала и составляет несколько десятков вольт на километр.
Наибольшую опасность для радиоэлектронных средств представляет первая стадия генерирования ЭМИ, на которой в соответствии с законом электромагнитной индукции из-за чрезвычайно быстрого нарастания амплитуды импульса (максимум достигается на 3 — 5 нс после взрыва) наведенное напряжение может достигать десятков киловольт на метр на уровне земной поверхности, плавно снижаясь по мере удаления от эпицентра взрыва.
Амплитуда напряжения, наводимого ЭМИ в проводниках, пропорциональна длине проводника, находящегося в его поле, и зависит от его ориентации относительно вектора напряженности электрического поля. Так, напряженность поля ЭМИ в высоковольтных линиях электропередачи может достигать 50 кВ/м, что приведет к появлению в них токов силой до 12 тыс.ампер.
ЭМИ генерируются и при других видах ядерных взрывов — воздушном и наземном. Теоретически установлено, что в этих случаях его интенсивность зависит от степени ассимметричности пространственных параметров взрыва. Поэтому воздушный взрыв с точки зрения генерации ЭМИ наименее эффективен. ЭМИ наземного взрыва будет иметь высокую интенсивность, однако она быстро уменьшается по мере удаления от эпицентра.
Поскольку слаботочные цепи и радиоэлектронные приборы нормально действуют при напряжениях в несколько вольт и токах силой до нескольких десятков миллиампер, то для их абсолютно надежной защиты от ЭМИ требуется обеспечить снижение величины токов и напряжений в кабелях, до шести порядков.
ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ЗАЩИТЫ ОТ ЭМИ
Идеальной защитой от ЭМИ явилось бы полное укрытие помещения, в котором размещена радиоэлектронная аппаратура, металлическим экраном. Вместе с тем ясно, что практически обеспечить такую защиту в ряде случаев невозможно, т.к. для работы аппаратуры часто требуется обеспечить ее электрическую связь с внешними устройствами. Поэтому используются менее надежные средства защиты, такие, как токопроводящие сетки или пленочные покрытия для окон, сотовые металлические конструкции для воздухозаборников и вентиляционных отверстий и контактные пружинные прокладки, размещаемые по периметру дверей и люков.
Более сложной технической проблемой считается защита от проникновения ЭМИ в аппаратуру через различные кабельные вводы. Радикальным решением данной проблемы мог бы стать переход от электрических сетей связи к практически не подверженным воздействию ЭМИ волоконно-оптическим. Однако замена полупроводниковых приборов во всем спектре выполняемых ими функций электронно-оптическими устройствами возможно только в отдаленном будущем. Поэтому в настоящее время в качестве средств защиты кабельных вводов наиболее широко используются фильтры, в том числе волоконные, а также искровые разрядники, металлоокисные варисторы и высокоскоростные зенеровские диоды.
Все эти средства имеют как преимущества, так и недостатки. Так, емкостно-индуктивные фильтры достаточно эффективны для защиты от ЭМИ малой интенсивности, а волоконные фильтры защищают в относительно узком диапазоне сверхвысоких частот.Искровые разрядники обладают значительной инерционностью и в основном пригодны для защиты от перегрузок, возникающих под воздействием напряжений и токов, наводимых в обшивке самолета, кожухе аппаратуры и оплетке кабеля.
Металлоокисные варисторы, представляют собой полупроводниковые приборы, резко повышающие свою проводимость при высоком напряжении. Однако, при применении этих приборов в качестве средств защиты от ЭМИ следует учитывать их недостаточно высокое быстродействие и ухудшение характеристик при неоднократном воздействии нагрузок. Эти недостатки отсутствуют у высокоскоростных зенеровских диодов, действие которых основано на резком лавинообразном изменении сопротивления от относительно высокого значения практически до нуля при превышении приложенного к ним напряжения определенной пороговой величины. Кроме того в отличии от варисторов характеристики зенеровских диодов после многократных воздействий высоких напряжений и переключений режимов не ухудшаются.
Наиболее рациональным подходом к проектированию средств защиты от ЭМИ кабельных вводов является создание таких разъемов, в конструкции которых предусмотрены специальные меры, обеспечивающие формирование элементов фильтров и установку встроенных зенеровских диодов. Подобное решение способствует получению очень малых значений емкости и индуктивности, что необходимо для обеспечения защиты от импульсов, которые имеют незначительную длительность и, следовательно, мощную высокочастотную составляющую. Использование разъемов подобной конструкции позволит решить проблему органичения массо-габаритных характеристик устройства защиты.
Клетка Фарадея — устройство для экранирования аппаратуры от внешних электромагнитных полей. Обычно представляет собой заземлённую клетку, выполненную из хорошо проводящего материала.
Принцип работы клетки Фарадея очень простой — при попадании замкнутой электропроводящей оболочки в электрическое поле свободные электроны оболочки начинают двигаться под воздействием этого поля. В результате противоположные стороны клетки приобретают заряды, поле которых компенсирует внешнее поле.
Клетка Фарадея защищает только от электрического поля. Статическое магнитное поле будет проникать внутрь. Изменяющееся электрическое поле создаёт изменяющееся магнитное, которое, в свою очередь, порождает изменяющееся электрическое. Поэтому если с помощью клетки Фарадея блокируется изменяющееся электрическое поле, то изменяющееся магнитное поле генерироваться также не будет.
Однако в области высоких частот действие такого экрана основано на отражении электромагнитных волн от поверхности экрана и затухании высокочастотной энергии в его толще вследствие тепловых потерь на вихревые токи.
Способность клетки Фарадея экранировать электромагнитное излучение определяется:
толщиной материала, из которого она изготовлена;
глубиной поверхностного эффекта;
соотношением размеров проёмов в ней с длиной волны внешнего излучения.
Для экранировки кабеля необходимо создать клетку Фарадея с хорошо проводящей поверхностью по всей длине экранируемых проводников. Для того чтобы клетка Фарадея эффективно работала, размер ячейки сетки должен быть значительно меньше длины волны излучения, защиту от которого требуется обеспечить. Принцип действия устройства основан на перераспределении электронов в проводнике под воздействием электромагнитного поля.
lomasm.ru
Доступные методы снижения уязвимости электронного оборудования энергосистем от воздействия электромагнитных импульсов
Средства и методы защиты от ПЭДВ известны и описаны в технической литературе [1, 2]. Но они требуют, обычно кардинальных изменений, трудно осуществимых в действующих электроустановках. В статье рассмотрен комплекс мер и простых технических средств, предназначенных для использования в действующих электроустановках.
Полноценная и надежная защита от всех компонентов ЭМИ ЯВ предусматривает использование целого комплекса технических средств и организационных мероприятий, некоторые из которых сложно реализовать в действующих электроустановках. В частности, сложно заменять сотни, а то и тысячи неэкранированных (или плохо экранированных) контрольных кабелей на кабели специальных типов с многослойными экранами. Сложно разрезать такие кабели, заходящие в шкафы с электронной аппаратурой, и включать в рассечку специальные дорогостоящие фильтры (для которых еще и место нужно найти в заполненном аппаратурой шкафу). Сложно заменять существующие монтажные шкафы с действующей электронной аппаратурой на шкафы специальной конструкции и переносить туда всю «начинку». Такого рода технические мероприятия обеспечивают, безусловно, очень эффективную защиту от ПЭДВ и широко применяются в армейских центрах управления и энергоснабжения, в военной аппаратуре и могут быть заложены в новые проекты в гражданской электроэнергетике. Использование же таких средств защиты в действующих электроустановках в гражданской электроэнергетике слишком сложно и дорого. Эта сложность в практической реализации защитных мероприятий приводит к тому, что персонал энергосистем полностью отказывается от введения в аппаратуру любых защитных устройств.
Вместе с тем, вполне возможно использование менее эффективных, но зато намного более простых и доступных средств защиты, обеспечивающих, если не полную защиту, то хотя бы существенное ослабление разрушительного воздействия ПЭДВ на электронную аппаратуру энергосистем и повышение ее живучести. Рассмотрим эти средства защиты.
Ферритовые фильтры
Ферритовые фильтры представляют собой два полукольца (или полуцилиндра) из феррита, закрепленные в двух половинках пластмассового корпуса с защелкой, с помощью которой эти половинки корпуса с ферритовыми полукольцами фиксируются на контрольном кабеле без необходимости его отключения, рис.1.
Принцип действия таких фильтров заключается в существенном увеличении индуктивного сопротивления кабеля токам высокой частоты и коротким импульсам. Правильно подобранный фильтр такого типа способен ослабить электромагнитный импульс ПЭДВ примерно на 15…20 дБ, что соизмеримо с ослабляющим действием железобетонного строения. Несмотря на кажущуюся простоту и дешевизну, эти элементы не так просты и для правильного их выбора необходимо знание их особенностей и характеристик [3]. В частности, в [3] показана целесообразность использования трех последовательно установленных на одном кабеле фильтров с разными характеристиками. Тем не менее, это очень простые, дешевые и доступные средства защиты, пригодные для использования в любых электроустановках.
Ограничители импульсных напряжений
В связи с тем, что разрушительное воздействие ЭМИ ЯВ и других видов ПЭДВ на электронную аппаратуру обусловлено возникновением мощного короткого импульса высокого напряжения, проникающего во внутренние цепи чувствительной электронной аппаратуры, ограничение этого напряжения является эффективной мерой защиты. Наиболее распространенными элементами, применяемыми для ограничения импульсных напряжений в цепях переменного и постоянного тока, являются нелинейные оксидно-цинковые резисторы – варисторы,рис.2.
Эти элементы прекрасно зарекомендовали себя для защиты электроустановок от коммутационных и грозовых импульсных перенапряжений. Стандартный импульс (для подавления которого предназначены варисторы) – это импульс с передним фронтом длительностью 8 мкс и задним – 20 мкс, рис.3.
Рабочие напряжения (250 – 500 В и более) и импульсные токи (10 – 20 кА и более) варисторов делают их прекрасными элементами для защиты низковольтных электрических сетей постоянного и переменного тока и аппаратуры, подключенной к этим сетям, от коммутационных и грозовых перенапряжений. Довольно часто варисторы используются и в специальных фильтрах для защиты от ЭМИ ЯВ. Однако, как показано в [4 — 5], использование варисторов для защиты от ЭМИ ЯВ является неэффективным, поскольку параметры ЭМИ ЯВ (2/25 наносекунд) существенно отличаются от параметров стандартного грозового импульса (8/20 микросекунд) и быстродействие обычных варисторов не достаточно для ограничения очень короткого импульса ЭМИ ЯВ.
Значительно более быстродействующими элементами являются так называемые TVS-диоды (Transient Voltage Suppressor diode) или просто супрессоры, выполненные на основе лавинных диодов. Эти элементы обеспечивают эффективную защиту электронных приборов даже от электростатических зарядов, характеризуемых очень короткими импульсными токами разряда (5/50 наносекунд) близкими по этому параметру к ЭМИ ЯВ. До недавнего времени эти элементы применялись лишь в относительно маломощных цепях в связи с недостаточной мощностью самих TVS-диодов. Однако, в последние годы мощность TVS-диодов удалось существенно повысить. Такие компании, как Bourns и Littlefuse выпускают самые мощные, на сегодняшний день, TVS-диоды на рабочие напряжения до 400 В и импульсные токи до 10 кA, рис.4.
Возможность соединять несколько этих элементов параллельно позволяет значительно повысить мощность TVS-диодов и приблизить их по этому показателю к варисторам. Компания Littlefuse планирует в ближайшее время начать выпуск ограничителей перенапряжения AK20 составленных из двух параллельно включенных структур TVS-диодов по 10 кА каждый.
Для столь коротких импульсов, как ЭМИ ЯВ существенное значение начинают приобретать факторы, которые можно было не учитывать при осуществлении защиты от грозовых импульсов, в частности форма и длина выводов элементов, обуславливающих индуктивное сопротивление защитного элемента, пренебрежимо малое для грозовых импульсов. Для импульса 2/25 нс даже малая индуктивность выводов элементов обуславливает значительное индуктивное сопротивление, повышающее остаточное напряжение на защитном элементе после его срабатывания (так называемое «clamping voltage»), то есть снижающее эффективность защиты от перенапряжений. Поэтому, элементы защиты от ЭМИ ЯВ должны иметь специально предназначенные для этого выводы. Как правило, выводы элементов, предназначенных для поверхностного монтажа (SMD) имеют значительно меньшую индуктивность, чем обычные проволочные выводы, поэтому именно такими выводами должны снабжаться TVS-диоды, предназначенные для защиты от ЭМИ ЯВ.
Еще одна чисто техническая проблема заключается в том, что защитные TVS-диоды для электроэнергетики должны быть выполнены в корпусах, предусматривающих их монтаж в шкафах управления и релейной защиты на стандартных DIN-рейках. Как показала наша практика общения с компаниями производителями самых мощных TVS-диодов (Bourns и Littlefuse) их инженерные службы достаточно гибки и прислушиваются к требованиям потребителей, поэтому можно ожидать, что эти компании в скором времени начнут выпускать параллельно соединенные TVS-диоды с выводами SMD в корпусах, предназначенных для монтажа на DIN-рейках.
Задачей энергетических компаний будет обеспечение правильного монтажа таких защитных элементов в шкафах: самое близкое расположение защитных элементов к защищаемым объектам, использование очень коротких выводов для присоединения защитных элементов и использование в качестве таких выводов коротких прямых отрезков гибкого многожильного изолированного провода достаточно большого сечения с лужеными (а лучше серебренными) токопроводящими жилами.
Использование подключаемого заземления электронной аппаратуры вместо постоянного заземления
Как известно, сегодня все типы МУРЗ и контроллеров, применяемых в электроэнергетике, выпускаются в алюминиевых корпусах, соединенных, обычно, с помощью гибкой медной шинки с элементами металлоконструкций заземленного релейного шкафа, это показано на рис.5, на котором обозначены:
1 – МУРЗ в металлических корпусах;
2 – заземляющие медные шинки;
3 – элемент конструкция металлического шкафа, выполняющего роль эквипотенциальной поверхности.
Внутренняя «земля» электронной схемы этих устройств обычно соединена с корпусом, то есть с внешней системой заземления подстанции (электростанции). Под действием ЭМИ ЯВ, электромагнитное поле которого содержит вертикальную и горизонтальную составляющие, эта внешняя разветвленная система заземления становится огромной антенной, собирающей электромагнитную энергию с большой площади и доставляющей импульс высокого напряжения прямо на чувствительные компоненты электронной схемы МУРЗ и контроллеров. В [6] показано, что для правильного функционирования современных электронных систем, например, таких как МУРЗ, заземление не требуется. Оно нужно только для защиты обслуживающего персонала от выноса опасного потенциала на корпус при повреждении внутренней изоляции электронного устройства.
Однако, период времени, когда персонал непосредственно работает с включенным МУРЗ, несоизмеримо мал по сравнению с общим периодом работы МУРЗ. Отсюда следует вполне естественная идея обеспечить заземление МУРЗ только в короткие промежутки времени, связанные с работой персонала в непосредственном контакте с ним.
Технически эта идея может быть реализована достаточно просто путем использованием так называемых «путевых» (другое название: «конечных» или «концевых») выключателей, установленных на двери релейного шкафа и обеспечивающих заземление корпусов МУРЗ и контроллеров при открывании этой двери. Современные концевые выключатели – высоконадежные, хорошо защищенные от механических повреждений и неблагоприятных воздействий окружающей среды изделия, представленные на рынке сотнями различных типов, рис.6.
Они широко применяются в ответственных промышленных системах, на транспорте, в авиации, в военной технике, а также в системах, обеспечивающих безопасность персонала. Различные типы этих выключателей обеспечивают коммутацию тока 10 – 16 А при напряжении 400 – 690 В и содержат от одного замыкающего (размыкающего) контакта до нескольких групп переключающих контактов. Для повышения надежности заземления корпусов МУРЗ при открывании двери релейного шкафа могут быть использованы два концевых выключателя, контакты которых соединены параллельно. Для обеспечения большей электрической прочности контактного промежутка при воздействии электромагнитного импульса следует выбирать выключатели на максимально высокое рабочее напряжение (660 – 690 В). Можно, также, соединить два внутренних контакта выключателя последовательно (если есть два однотипных контакта).
При использовании подключаемого заземления вместо постоянного, все металлические корпуса электронных приборов должны быть соединены с помощью отрезка гибкой медной шинки с общей металлической шиной, расположенной в шкафу и изолированной от шкафа с помощью небольших пластмассовых изоляторов. Эта общая шина соединена с шиной заземления шкафа через контакты концевого выключателя, замыкающиеся при открывании двери. В некоторых случаях, если это покажется кому-то оправданным, может быть предусмотрено соединение вручную посредством провода упомянутой общей металлической шины с шиной заземления шкафа на время выполнения работ в открытом шкафу. Этот провод должен быть изолированным, постоянно соединенным с «землей» шкафа и иметь простое разъемное соединение с общей металлической шиной.
Улучшение электромагнитного экранирования шкафов с электронной аппаратурой
Современные металлические шкафы релейной защиты часто снабжены стеклянными дверями, рис.7, обеспечивающими хороший обзор экранов МУРЗ и других приборов, установленных в шкафу и придающими более эстетичный вид релейному залу.
Кроме того, такие шкафы, как правило, не имеют пола, поскольку через нижнюю часть шкафа в него заводятся десятки кабелей. Все это фактически снижает до минимума экранирующие свойства таких шкафов. Но такое положение дел может быть исправлено вполне доступными средствами. Так, свободное пространство между входящими кабелями в нижней части шкафа может быть заполнено мягкими проволочными губками, несколькими слоями обычной бытовой алюминиевой фольги или металлизированной ткани, которые уложены на металлическую сетку. Такую ткань выпускают десятки компаний, например: Marktec Inc., Swift Textile Metalizing, Kavon Filter Products и многие другие.
Обычное стекло в шкафах должно быть заменено специальным электропроводящим стеклом, выпускаемым такими компаниями, как Second City Glass, Engineering Glass Products, Swift Glass Company и многими другими. Другое решение – наклейка на обычно стекло нескольких слоев прозрачной электропроводящей пленки выпускаемой Acrle Tech., DeWal Industries, Emco Industrial Plastics и многими другими компаниями.
Заключение
Описанные в данной статье методы и средства хотя и не защищают на все 100% электронную аппаратуру энергосистем от ПЭДВ, но позволяют повысить ее устойчивость и живучесть с минимальными затратами средств и рабочей силы, и без внесения в них кардинальных изменений, что является особо важным для действующих электроустановок. Простота и доступность описанных средств должна побудить инженерные службы энергосистем приступить к практической реализации мер защиты чувствительной электронной аппаратуры от ПЭДВ. Описанные технические средства, а также организационные мероприятия по созданию запасов сменных модулей критических видов аппаратуры [7] являются, фактически, единственными доступными на практике методами защиты от ПЭДВ действующих энергообъектов, в отличие от вновь проектируемых, со значительно более широкими возможностями.
1. Гуревич В. И. Уязвимости микропроцессорных реле защиты: проблемы и решения. – М.: Инфра-Инженерия, 2014. – 256 с.
2. Гуревич В. И. Защита оборудования подстанций от электромагнитного импульса. – М.: Инфра-Инженерия, 2016. – 302 с.
3. Гуревич В. И. Ферритовые фильтры. // Компоненты и технологии – 2015. – № 10. – С.16-18.
4. M.-J. Jeng, A. Das, L.-B. Chang, and others, A High Attenuation Electromagnetic Pulse Protector with GDT, MOV and Parallel Coupled BPF on High Thermal Conductivity Substrates. – Progress In Electromagnetics Research Letters, Vol. 33, 73-81, 2012, pp. 73 – 81.
5. Гуревич В. И. Отсутствие стандарта на фильтры для защиты от электромагнитного импульса затрудняет создание эффективной защиты. // Электроника Инфо – 2015. – № 6. – С.42-45.
6. Гуревич В. И. К вопросу о функциональном заземлении микропроцессорных устройств релейной защиты. // Релейная защита и автоматизация. 2015. – № 3. – С. 31-34.
7. Гуревич В. И. Создание запасов сменных модулей электронной аппаратуры – как средство повышения живучести энергосистемы. // Электроника Инфо. – 2015. – №
electrician.com.ua
Электромагнитный импульс: понятие, описание, защита
Дата публикации
В глобальной сети сейчас можно найти огромное количество информации о том, что такое электромагнитный импульс. Многие его боятся, иногда не полностью понимая, о чем идет речь. Масла в огонь подливают научные телевизионные передачи и статьи в желтой прессе. Не пора ли разобраться в этом вопросе?
Итак, электромагнитный импульс (ЭМИ) – это возмущение электромагнитного поля, оказывающее влияние на любой материальный объект, находящийся в зоне его действия. Он воздействует не только на проводящие ток объекты, но и на диэлектрики, только немного в другой форме. Обычно понятие «электромагнитный импульс» соседствует с термином «ядерное оружие». Почему? Ответ прост: именно при ядерном взрыве ЭМИ достигает своего наибольшего значения из всех возможных. Вероятно, в некоторых экспериментальных установках также удается создать мощные возмущения поля, но они носят локальный характер, а вот при ядерном взрыве затрагиваются большие площади.
Своим появлением электромагнитный импульс обязан нескольким законам, с которыми в повседневной работе сталкивается каждый электрик. Как известно, направленное движение элементарных частиц, обладающее электрическим зарядом, неразрывно связано с магнитным полем. Если есть проводник, по которому протекает ток, то вокруг него всегда регистрируется поле. Верно и обратное: воздействие электромагнитного поля на проводящий материал генерирует в нем ЭДС и, как следствие, ток. Обычно уточняют, что проводник формирует цепь, хотя это верно только отчасти, так как вихревые токи создают собственные контуры в объеме проводящего вещества. Ядерный взрыв создает движение электронов, следовательно, возникает поле. Далее все просто: линии напряженности, в свою очередь, создают наведенные токи в окружающих проводниках.
Механизм данного явления следующий: благодаря мгновенному высвобождению энергии возникают потоки элементарных частиц (гамма, альфа, рентгеновское излучение и пр.). Во время их прохождения сквозь воздух из молекул «выбиваются» электроны, которые ориентируются вдоль магнитных линий Земли. Возникает направленное движение (ток), генерирующее электромагнитное поле. А так как эти процессы протекают молниеносно, можно говорить об импульсе. Далее во всех проводниках, находящихся в зоне действия поля (сотни километров) индуцируется ток, а так как напряженность поля огромна, значение тока также велико. Это вызывает срабатывание систем защит, перегорание предохранителей – вплоть до возгорания и неустранимых повреждений. Действию ЭМИ подвержено все: от интегральных схем до ЛЭП, правда, в различной степени.
Защита от ЭМИ заключается в предотвращении индуцирующего действия поля. Этого можно добиться несколькими способами:
– удалиться от эпицентра, так как поле слабеет с увеличением расстояния;
– экранировать (с заземлением) электронное оборудование;
– «разобрать» схемы, предусмотрев зазоры с учетом большого тока.
Часто можно встретить вопрос о том, как создать электромагнитный импульс своими руками. На самом деле каждый человек сталкивается с ним ежедневно, щелкая выключателем лампочки. В момент коммутации ток кратковременно превышает номинальный в десятки раз, вокруг проводов генерируется электромагнитное поле, которое наводит в окружающих проводниках электродвижущую силу. Просто сила этого явления недостаточна, чтобы вызвать повреждение, сопоставимое с ЭМИ ядерного взрыва. Более выраженное его проявление можно получить, замеряя уровень поля вблизи дуги электросварки. В любом случае задача проста: необходимо организовать возможность мгновенного возникновения электрического тока большого действующего значения.
Опубликовано в Образование и наука
Добавить комментарий
www.vigivanie.com
Балюк, Николай Васильевич — Мощный электромагнитный импульс: воздействие на электронные средства и методы защиты [Текст]
Поиск по определенным полям
Чтобы сузить результаты поисковой выдачи, можно уточнить запрос, указав поля, по которым производить поиск. Список полей представлен выше. Например:
author:иванов
Можно искать по нескольким полям одновременно:author:иванов title:исследование
Логически операторы
По умолчанию используется оператор AND.
Оператор AND означает, что документ должен соответствовать всем элементам в группе:
исследование разработка
author:иванов title:разработка
оператор OR означает, что документ должен соответствовать одному из значений в группе:исследование OR разработка
author:иванов OR title:разработка
оператор NOT исключает документы, содержащие данный элемент:исследование NOT разработка
author:иванов NOT title:разработка
Тип поиска
При написании запроса можно указывать способ, по которому фраза будет искаться. Поддерживается четыре метода: поиск с учетом морфологии, без морфологии, поиск префикса, поиск фразы.
По-умолчанию, поиск производится с учетом морфологии.
Для поиска без морфологии, перед словами в фразе достаточно поставить знак «доллар»:
$исследование $развития
Для поиска префикса нужно поставить звездочку после запроса:исследование*
Для поиска фразы нужно заключить запрос в двойные кавычки:«исследование и разработка«
Поиск по синонимам
Для включения в результаты поиска синонимов слова нужно поставить решётку «#» перед словом или перед выражением в скобках.
В применении к одному слову для него будет найдено до трёх синонимов.
В применении к выражению в скобках к каждому слову будет добавлен синоним, если он был найден.
Не сочетается с поиском без морфологии, поиском по префиксу или поиском по фразе.
#исследование
Группировка
Для того, чтобы сгруппировать поисковые фразы нужно использовать скобки. Это позволяет управлять булевой логикой запроса.
Например, нужно составить запрос: найти документы у которых автор Иванов или Петров, и заглавие содержит слова исследование или разработка:
author:(иванов OR петров) title:(исследование OR разработка)
Приблизительный поиск слова
Для приблизительного поиска нужно поставить тильду «~» в конце слова из фразы. Например:
бром~
При поиске будут найдены такие слова, как «бром», «ром», «пром» и т.д.Можно дополнительно указать максимальное количество возможных правок: 0, 1 или 2. Например:
бром~1
По умолчанию допускается 2 правки.Критерий близости
Для поиска по критерию близости, нужно поставить тильду «~» в конце фразы. Например, для того, чтобы найти документы со словами исследование и разработка в пределах 2 слов, используйте следующий запрос:
«исследование разработка«~2
Релевантность выражений
Для изменения релевантности отдельных выражений в поиске используйте знак «^» в конце выражения, после чего укажите уровень релевантности этого выражения по отношению к остальным.
Чем выше уровень, тем более релевантно данное выражение.
Например, в данном выражении слово «исследование» в четыре раза релевантнее слова «разработка»:
исследование^4 разработка
По умолчанию, уровень равен 1. Допустимые значения — положительное вещественное число.Поиск в интервале
Для указания интервала, в котором должно находиться значение какого-то поля, следует указать в скобках граничные значения, разделенные оператором TO.
Будет произведена лексикографическая сортировка.
author:[Иванов TO Петров]
Будут возвращены результаты с автором, начиная от Иванова и заканчивая Петровым, Иванов и Петров будут включены в результат.author:{Иванов TO Петров}
Такой запрос вернёт результаты с автором, начиная от Иванова и заканчивая Петровым, но Иванов и Петров не будут включены в результат.Для того, чтобы включить значение в интервал, используйте квадратные скобки. Для исключения значения используйте фигурные скобки.
search.rsl.ru
Электромагнитный импульс ядерного взрыва и защита от него радиоэлектронных средств
С О Д Е Р Ж А Н И Е
- НЕСМЕРТЕЛЬНОЕ ОРУЖИЕ.
- ВЗГЛЯДЫ РУКОВОДСТВА США И НАТО НА ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИМПУЛЬСА В ВОЕННЫХ ЦЕЛЯХ.
- ИСТОРИЯ ВОПРОСА И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЗНАНИЙ В ОБЛАСТИ ЭМИ.
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИМИТАТОРОВ ЭМИ ДЛЯ НАБОРА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЗНАНИЙ.
- ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ЗАЩИТЫ ОТ ЭМИ.
НЕСМЕРТЕЛЬНОЕ ОРУЖИЕ.
Военно-политическое руководство США, не отказываясь от использования насилия в качестве одного из главных инструментов достижения своих целей, осуществляет поиск новых способов ведения боевых действий и создает для них средства, в полной мере учитывающие реалии современности.
В начале 90-х годов в США стала зарождаться концепция, согласно которой вооруженные силы страны должны иметь не только ядерные и обычные вооружения, но и специальные средства, обеспечивающие эффективное участие в локальных конфликтах без нанесения противнику излишних потерь в живой силе и материальных ценностях.
К этому специальному оружию американские военные специалисты в первую очередь относят: средства создания электромагнитного импульса(ЭМИ) ; генераторы инфразвука; химические составы и биологические рецептуры, способные изменять структуру базовых материалов основных элементов боевой техники; вещества, которые выводят из строя смазку и резиновые изделия, вызывают загустение горючего; лазеры.
В настоящее время основные работы по развитию технологий оружия не смертельного действия (ОНСД) проводятся в управлении перспективных исследований министерства обороны, Ливерморской и Лос-Аламосской лабораториях министерства энергетики, центре разработок вооружения министерства армии и т.д. Наиболее близки к принятию на вооружение различные типы лазеров для ослепления личного состава, химические средства для его обездвиживания, генераторы ЭМИ, отрицательно влияющие на работу электронной техники.
ОРУЖИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИМПУЛЬСА.
Генераторы ЭМИ (супер ЭМИ) , как показывают теоретические работы и проведенные за рубежом эксперименты, можно эффективно использовать для вывода из строя электронной и электротехнической аппаратуры, для стирания информации в банках данных и порчи ЭВМ.
С помощью ОНСД на основе генераторов ЭМИ возможен вывод из строя ЭВМ, ключевых радио и электротехнических средств, систем электронного зажигания и других автомобильных агрегатов, подрыв или инактивация минных полей. Воздействие этого оружия достаточно избирательно и политически вполне приемлемо, однако требуется точная доставка его в районы поражаемой цели.
ВЗГЛЯДЫ РУКОВОДСТВА США И НАТО НА ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИМПУЛЬСА В ВОЕННЫХ ЦЕЛЯХ.
Несмотря на признание военно-политическим руководством США и НАТО невозможности победы в ядерной войне, различные аспекты поражающего действия ядерного оружия продолжают широко обсуждаться. Так, в одном из рассматриваемых иностранными специалистами сценариев начального периода ядерной войны особое место отводится потенциальной возможности вывода из строя радиоэлектронной техники в результате воздействия на нее ЭМИ. Считается, что подрыв на высоте около 400 км. только одного боеприпаса мощностью более 10 Мт приведет к такому нарушению функционирования радиоэлектронных средств в обширном районе, при котором время их восстановления превысит допустимые сроки для принятия ответных мер.
По расчетам американских экспертов, оптимальной точкой подрыва ядерного боеприпаса для поражения ЭМИ радиоэлектронных средств почти на всей территории США была бы точка в космосе с эпицентром в районе географического центра страны, находящегося в штате Небраска.
Теоретические исследования и результаты физических экспериментов показывают, что ЭМИ ядерного взрыва может привести не только к выходу из строя полупроводниковых электронных устройств, но и к разрушению металлических проводников кабелей наземных сооружений. Кроме того, возможно поражение аппаратуры ИСЗ, находящихся на низких орбитах.
Для генерации ЭМИ ядерный боеприпас может подрываться в космическом пространстве, что не приводит к возникновению ударной волны и выпадению радиоактивных осадков. Поэтому в зарубежной прессе высказываются следующие мнения о «неядерном характере» такого боевого применения ядерного оружия и о том, что удар с использованием ЭМИ не обязательно приведет к всеобщей ядерной войне. Опасность этих заявлений очевидна, т.к. одновременно некоторые зарубежные специалисты не исключают возможность массового поражения с помощью ЭМИ и живой силы. Во всяком случае вполне очевидно, что наводимые под воздействием ЭМИ в металлических элементах техники токи и напряжения будут смертельно опасны для личного состава.
ИСТОРИЯ ВОПРОСА И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЗНАНИЙ В ОБЛАСТИ ЭМИ.
Для того, чтобы понять всю сложность проблем угрозы ЭМИ и мер по защите от нее, необходимо кратко рассмотреть историю изучения этого физического явления и современное состояние знаний в этой области.
То, что ядерный взрыв будет обязательно сопровождаться электромагнитным излучением, было ясно физикам-теоретикам еще до первого испытания ядерного устройства в 1945 году. Во время проводившихся в конце 50-х — начале 60-х годов ядерных взрывов в атмосфере и космическом пространстве наличие ЭМИ было зафиксировано экспериментально. Однако количественные характеристики импульса измерялись в недостаточной степени, во-первых, потому что отсутствовала контрольно-измерительная аппаратура, способная регистрировать чрезвычайно мощное электромагнитное излучение, существующее чрезвычайно короткое время (миллионные доли секунду) , во-вторых, потому что в те годы в радиоэлектронной аппаратуре использовались исключительно электровакуумные приборы, которые мало подвержены воздействию ЭМИ, что снижало интерес к его изучению.
Создание полупроводниковых приборов, а затем и интегральных схем, особенно устройств цифровой техники на их основе, и широкое внедрение средств в радиоэлектронную военную аппаратуру заставили военных специалистов по иному оценить угрозу ЭМИ. С 1970 года вопросы защиты оружия и военной техники от ЭМИ стали рассматриваться министерством обороны США как имеющие высшую приоритетность.
Механизм генерации ЭМИ заключается в следующем. При ядерном взрыве возникают гамма и рентгеновское излучения, и образуется поток нейтронов. Гамма-излучение, взаимодействуя с молекулами атмосферных газов, выбивает из них так называемые комптоновские электроны. Если взрыв осуществляется на высоте 20-40 км., то эти электроны захватываются магнитным полем Земли и, вращаясь относительно силовых линий этого поля создают токи, генерирующие ЭМИ. При этом поле ЭМИ когерентно суммируется по направлению к земной поверхности, т.е. магнитное поле Земли выполняет роль, подобную фазированной антенной решетки. В результате этого резко увеличивается напряженность поля, а следовательно, и амплитуда ЭМИ в районах южнее и севернее эпицентра взрыва. Продолжительность данного процесса с момента взрыва от 1 — 3 до 100 нс.
На следующей стадии, длящейся примерно от 1 мкс до 1 с, ЭМИ создается комптоновскими электронами, выбитыми из молекул многократно отраженным гамма-излучением и за счет неупругого соударения этих электронов с потоком испускаемых при взрыве нейтронов. Интенсивность ЭМИ при этом оказывается примерно на три порядка ниже, чем на первой стадии.
На конечной стадии, занимающей период времени после взрыва от 1 с до нескольких минут, ЭМИ генерируется магнитогидродинамическим эффектом, порождаемым возмущениями магнитного поля Земли токопроводящим огненным шаром взрыва. Интенсивность ЭМИ на этой стадии весьма мала и составляет несколько десятков вольт на километр.
Наибольшую опасность для радиоэлектронных средств представляет первая стадия генерирования ЭМИ, на которой в соответствии с законом электромагнитной индукции из-за чрезвычайно быстрого нарастания амплитуды импульса (максимум достигается на 3 5 нс после взрыва) наведенное напряжение может достигать десятков киловольт на метр на уровне земной поверхности, плавно снижаясь по мере удаления от эпицентра взрыва.
Амплитуда напряжения, наводимого ЭМИ в проводниках, пропорциональна длине проводника, находящегося в его поле, и зависит от его ориентации относительно вектора напряженности электрического поля. Так, напряженность поля ЭМИ в высоковольтных линиях электропередачи может достигать 50 кВ/м, что приведет к появлению в них токов силой до 12 тыс. ампер.
ЭМИ генерируются и при других видах ядерных взрывов — воздушном и наземном. Теоретически установлено, что в этих случаях его интенсивность зависит от степени асимметричности пространственных параметров взрыва. Поэтому воздушный взрыв с точки зрения генерации ЭМИ наименее эффективен. ЭМИ наземного взрыва будет иметь высокую интенсивность, однако она быстро уменьшается по мере удаления от эпицентра.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИМИТАТОРОВ ЭМИ ДЛЯ НАБОРА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ.
Поскольку сбор экспериментальных данных при проведении подземных ядерных испытаний технически весьма сложен и дорогостоящ, то решение набора данных достигается методами и средствами физического моделирования.
Среди капиталистических стран передовые позиции в разработке и практическом использовании имитаторов ЭМИ ядерного взрыва занимают США. Подобные имитаторы представляют собой электрогенераторы со специальными излучателями, создающими электромагнитное поле с параметрами близкими к тем, которые характерны для реального ЭМИ. В зону действия излучателя помещаются испытываемый объект и приборы, регистрирующие интенсивность поля, его частотный спектр и длительность воздействия.
Один из таких имитаторов, развернутый на авиабазе ВВС США Киртленд, предназначен для моделирования условий воздействия ЭМИ на самолет и его аппаратуру. Он может использоваться для испытаний таких крупных летательных аппаратов, как бомбардировщик В-52 или гражданский авиалайнер Боинг-747.
В настоящее время создано и действует большое количество имитаторов ЭМИ для испытаний авиационной, космической, корабельной и наземной техники. Однако они не в полной мере воссоздают реальные условия воздействия ЭМИ ядерного взрыва вследствие ограничений, накладываемых характеристиками излучателей, генераторов и источников электропитания на частотный спектр излучения, его мощность и скорость нарастания импульса. Вместе с тем, и при этих ограничениях удается получить достаточно полные и надежные данные о появлении неисправностей в полупроводниковых приборах, сбоя в их функционировании и т.п., а также об эффективности действия различных защитных устройств. Кроме того, такие испытания позволили дать количественную оценку опасности различных путей воздействия ЭМИ на радиоэлектронную технику.
Теория электромагнитного поля показывает, что такими путями для наземной техники являются, прежде всего, различные антенные устройства и кабельные вводы системы электропитания, а для авиационной и космической техники — антенны, а также токи, наводимые в обшивке, и излучения, проникающие через остекление кабин и лючки из не токопроводящих материалов. Токи, наводимые ЭМИ в наземных и заглубленных кабелях электропитания протяженностью в сотни и тысячи километров, могут достигать тысяч ампер, а напряжение в разомкнутых цепях таких кабелей миллион вольт. В антенных вводах, длина которых не превышает десятков метров, наводимые ЭМИ токи могут иметь силу в несколько сотен ампер. ЭМИ, проникающий непосредственно через элементы сооружений из диэлектрических материалов (неэкранированные стены, окна, двери и т.п.) , может наводить во внутренней электропроводке токи силой в десятки ампер.
Поскольку слаботочные цепи и радиоэлектронные приборы нормально действуют при напряжениях в несколько вольт и токах силой до нескольких десятков миллиампер, то для их абсолютно надежной защиты от ЭМИ требуется обеспечить снижение величины токов и напряжений в кабелях, до шести порядков.
ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ЗАЩИТЫ ОТ ЭМИ.
Идеальной защитой от ЭМИ явилось бы полное укрытие помещения, в котором размещена радиоэлектронная аппаратура, металлическим экраном. Вместе с тем ясно, что практически обеспечить такую защиту в ряде случаев невозможно, т.к. для работы аппаратуры часто требуется обеспечить ее электрическую связь с внешними устройствами. Поэтому используются менее надежные средства защиты, такие, как токопроводящие сетки или пленочные покрытия для окон, сотовые металлические конструкции для воздухозаборников и вентиляционных отверстий и контактные пружинные прокладки, размещаемые по периметру дверей и люков.
Более сложной технической проблемой считается защита от проникновения ЭМИ в аппаратуру через различные кабельные вводы. Радикальным решением данной проблемы мог бы стать переход от электрических сетей связи к практически не подверженным воздействию ЭМИ волоконно-оптическим. Однако замена полупроводниковых приборов во всем спектре выполняемых ими функций электронно-оптическими устройствами возможно только в отдаленном будущем. Поэтому в настоящее время в качестве средств защиты кабельных вводов наиболее широко используются фильтры, в том числе волоконные, а также искровые разрядники, металлоокисные варисторы и высокоскоростные зенеровские диоды.
Все эти средства имеют как преимущества, так и недостатки. Так, емкостно-индуктивные фильтры достаточно эффективны для защиты от ЭМИ малой интенсивности, а волоконные фильтры защищают в относительно узком диапазоне сверхвысоких частот. Искровые разрядники обладают значительной инерционностью и в основном пригодны для защиты от перегрузок, возникающих под воздействием напряжений и токов, наводимых в обшивке самолета, кожухе аппаратуры и оплетке кабеля.
Металлоокисные варисторы, представляют собой полупроводниковые приборы, резко повышающие свою проводимость при высоком напряжении. Однако, при применении этих приборов в качестве средств защиты от ЭМИ следует учитывать их недостаточно высокое быстродействие и ухудшение характеристик при неоднократном воздействии нагрузок. Эти недостатки отсутствуют у высокоскоростных зенеровских диодов, действие которых основано на резком лавинообразном изменении сопротивления от относительно высокого значения практически до нуля при превышении приложенного к ним напряжения определенной пороговой величины. Кроме того в отличие от варисторов характеристики зенеровских диодов после многократных воздействий высоких напряжений и переключений режимов не ухудшаются.
Наиболее рациональным подходом к проектированию средств защиты от ЭМИ кабельных вводов является создание таких разъемов, в конструкции которых предусмотрены специальные меры, обеспечивающие формирование элементов фильтров и установку встроенных зенеровских диодов. Подобное решение способствует получению очень малых значений емкости и индуктивности, что необходимо для обеспечения защиты от импульсов, которые имеют незначительную длительность и, следовательно, мощную высокочастотную составляющую. Использование разъемов подобной конструкции позволит решить проблему ограничения массогабаритных характеристик устройства защиты.
Сложность решения задачи защиты от ЭМИ и высокая стоимость разработанных для этих целей средств и методов заставляют пойти на первых парах по пути их выборочного применения в особо важных системах оружия и военной техники. Первыми целенаправленными работами в данном направлении были программы защиты от ЭМИ стратегического оружия. Такой же путь избран и для защиты имеющих большую протяженность систем управления и связи. Однако основным методом решения данной проблемы зарубежные специалисты считают создание так называемых распределенных сетей связи (типа «Гвен») , первые элементы которых уже развернуты на континентальной части США.
Современное состояние проблемы ЭМИ можно оценить следующим образом. Достаточно хорошо исследованы теоретически и подтверждены экспериментально механизмы генерации ЭМИ и параметры его поражающего действия. Разработаны стандарты защищенности аппаратуры и известны эффективные средства защиты. Однако для достижения достаточной уверенности в надежности защиты систем и средств от ЭМИ необходимо провести испытания с помощью имитатора. Что касается полномасштабных испытаний систем связи и управления, то эта задача вряд ли будет решена в обозримом будущем.
Мощный ЭМИ можно создать не только в результате ядерного взрыва. Современные достижения в области неядерных генераторов ЭМИ позволяют сделать их достаточно компактными для использования с обычными и высокоточными средствами доставки.
В настоящее время в некоторых западных странах ведутся работы по генерации импульсов электромагнитного излучения магнитодинамическими устройствами, а также высоковольтными разрядами. Поэтому вопросы защищенности от воздействия ЭМИ будут оставаться в центре внимания специалистов при любом исходе переговоров о ядерном разоружении.
studyport.ru