Ini adalah artikel kedua mengenai topik menggunakan resonans untuk memusnahkan objek fizikal.
Artikel pertama "Jejak Rusia dari virus Stuxnet" adalah pengantar dan ditujukan untuk khalayak awam.
Sudah waktunya untuk mengetahui kaedah ini secara terperinci, dan pertama, tonton video dengan contoh visual resonansi, setelah itu saya rasa topik artikel akan menjadi lebih jelas, kerana lebih baik dilihat sekali daripada dibaca seratus kali…
Inilah video:
Inilah yang lain:
Oleh itu, sila rawat resonans dengan hormat.
Begitu terkenal, tidak diketahui oleh Stuxnet
Virus Stuxnet yang terkenal di dunia kini berubah menjadi semacam kisah seram, semua orang tahu mengenainya, tetapi tidak ada yang memahami sepenuhnya bagaimana dia berjaya secara rahsia memusnahkan sentrifugal untuk pengayaan uranium selama dua tahun. Ini juga bukan sabotaj, tetapi kaedah sabotaj - sabotaj yang lebih canggih.
Cukup fikirkan selama dua tahun, beratus-ratus sentrifugal selalu rosak, semua jadual pengeluaran terganggu, pakar dipanggil "di telinga mereka" dan tidak dapat melakukan apa-apa sehingga ada mesej dari Belarus mengenai pengesanan virus, beban tempur yang merupakan modul kemas kini perisian dalaman untuk automasi industri dari Siemens.
Selepas itu, virus ini diberi nama Stuxnet. Kami mengetahui metode jangkitan yang digunakan, dengan metode penembusannya ke tingkat kernel, dan metode retak perlindungan kata sandi pengawal Simatic S7 di jaringan lokal. Kami memahami sesuatu dari apa yang dilakukan firmware yang dikemas kini oleh virus dari pengawal kumpulan centrifuge.
Tetapi belum ada yang menjelaskan kaedah fizikal melumpuhkan peralatan dalam tindakan mensabotaj ini. Oleh itu, kita sendiri akan berusaha untuk mengetahui teka-teki terpenting ini.
Apa yang kita tahu
Berikut adalah pengawal Simatic S7 ini yang dipasang dengan modul periferal:
Unit mikropemproses itu sendiri adalah kotak dengan kunci biru, yang lain adalah periferal. Perisian mikrokontroler (bahasa jurubahasa STEP 7 khas digunakan) terletak di memori kilat dalaman. Mengemas kini perisian dan firmware pengawal itu sendiri berlaku melalui rangkaian, atau secara fizikal, melalui pemacu denyar yang boleh ditanggalkan. Pengawal sedemikian adalah alat kawalan kumpulan untuk 31 empar gas sekaligus.
Tetapi mereka secara langsung memecahkan sentrifugal melalui peranti lain, - penukar frekuensi untuk mengendalikan motor elektrik, kira-kira seperti berikut:
Beginilah rupa penukar frekuensi (penukar) untuk motor elektrik tak segerak dengan pelbagai kuasa. Namanya menyiratkan tujuan fungsional peranti ini, ia mengubah voltan rangkaian standard (tiga fasa 360V) menjadi voltan tiga fasa dengan frekuensi yang berbeza dan peringkat yang berbeza. Penukaran voltan dikawal oleh isyarat dari rangkaian, atau ditetapkan secara manual dari panel kawalan.
Satu pengawal Simatic S7 segera mengawal sekumpulan (31 peranti) penukar frekuensi, masing-masing, ia adalah unit kawalan kumpulan untuk 31 sentrifugal.
Seperti yang diketahui oleh pakar, Semantik perisian pengawal kawalan kumpulan banyak diubah oleh virus Stuxnet, dan mereka menganggap pengeluaran perintah kawalan kumpulan kepada penukar frekuensi oleh perisian pengubah suai Simatic S7 sebagai penyebab langsung kerosakan sentrifugal..
Perisian peranti kawalan yang diubah oleh virus mengubah frekuensi operasi setiap penukar frekuensi selama 15 minit sekali dalam selang lima jam, dan, dengan demikian, kelajuan putaran motor elektrik empar yang disambungkan kepadanya.
Ini adalah bagaimana ia dijelaskan dalam kajian oleh Semantic:
Oleh itu, kelajuan motor diubah dari 1410Hz ke 2Hz ke 1064Hz dan kemudian berulang lagi. Ingat frekuensi operasi biasa pada masa ini antara 807 Hz dan 1210 Hz.
Jadi kelajuan motor berubah dari 1410Hz dalam langkah 2Hz menjadi 1064Hz dan kemudian membalikkan ke belakang. Sebagai peringatan, frekuensi operasi normal pada masa ini dikekalkan antara 807 Hz dan 1210 Hz.
Dan Semantik menyimpulkan berdasarkan ini:
Oleh itu, Stuxnet mensabotaj sistem dengan melambatkan atau mempercepat motor ke kadar yang berbeza pada masa yang berbeza
(Oleh itu, Stuxnet mensabotaj sistem dengan memperlahankan atau mempercepat enjin ke kelajuan yang berbeza pada masa yang berbeza.)
Bagi pengaturcara moden yang hanya tahu fizik dan kejuruteraan elektrik dalam jumlah sekolah menengah, ini mungkin cukup, tetapi bagi pakar yang lebih cekap, penjelasan seperti itu tidak konsisten. Perubahan kelajuan putaran pemutar sentrifugal dalam julat yang dibenarkan dan lebihan frekuensi operasi jangka pendek sebanyak 200 Hz (kira-kira 15%) dari nilai nominal itu sendiri tidak dapat menyebabkan kerosakan peralatan yang besar.
Beberapa butiran teknikal
Ini adalah bagaimana aliran sentrifugal gas untuk pengeluaran uranium yang diperkaya seperti:
Terdapat berpuluh-puluh lata di kilang pengayaan uranium, jumlah sentrifugal melebihi 20-30 ribu …
Centrifuge itu sendiri adalah peranti reka bentuk yang agak sederhana, berikut adalah gambar skematiknya:
Tetapi kesederhanaan konstruktif ini menipu, hakikatnya rotor pemusat sedemikian, panjangnya kira-kira dua meter, berputar pada kelajuan sekitar 50,000 rpm. Mengimbangkan pemutar dengan konfigurasi ruang yang kompleks, panjangnya hampir dua meter, adalah tugas yang sangat sukar.
Di samping itu, kaedah khas penggantungan rotor pada galas diperlukan; untuk ini, galas jarum fleksibel khas digunakan, lengkap dengan suspensi magnetik pelarasan diri yang kompleks.
Untuk kebolehpercayaan emparan gas, masalah utama adalah resonans struktur mekanik, yang dikaitkan dengan kelajuan putaran rotor tertentu. Sentrifugal gas bahkan dikategorikan berdasarkan ini. Sentrifuge yang beroperasi pada kelajuan pemutar di atas resonan disebut supercritical, di bawah - subkritikal.
Jangan berfikir bahawa kelajuan pemutar adalah kekerapan resonans mekanikal. Tidak ada yang serupa, resonans mekanikal berkaitan dengan kelajuan putaran pemutar sentrifugal melalui hubungan yang sangat kompleks. Frekuensi resonans dan kelajuan rotor boleh berbeza mengikut urutan magnitud.
Sebagai contoh, kawasan resonans khas centrifuge adalah frekuensi dalam julat 10Hz-100Hz, sementara kelajuan rotor adalah 40-50 ribu rpm. Di samping itu, frekuensi resonans bukan parameter tetap, tetapi mengambang, ia bergantung pada mod operasi sentrifuge semasa (komposisi, ketumpatan suhu gas di tempat pertama) dan tindak balas dalam struktur suspensi rotor.
Tugas utama pemaju peralatan adalah untuk mencegah sentrifugal beroperasi dalam mod peningkatan getaran (resonans); untuk ini, sistem penyekat kecemasan automatik untuk tahap getaran (pengukur regangan), operasi pada kelajuan pemutar menyebabkan resonansi struktur mekanik (takometer, peningkatan arus motor (perlindungan semasa).
Sistem kecemasan tidak pernah digabungkan dengan peralatan yang bertanggungjawab untuk operasi normal pemasangan, ia terpisah, biasanya sistem elektromekanik yang sangat sederhana untuk menghentikan kerja (hanya suis kecemasan). Oleh itu, anda tidak dapat melumpuhkan dan mengkonfigurasikannya secara program.
Rakan-rakan dari Amerika Syarikat dan Israel harus menyelesaikan tugas yang sama sekali tidak remeh, - hancurkan emparan tanpa mencetuskan automatik keselamatan.
Dan sekarang tidak diketahui bagaimana ia dilakukan
Dengan ringan tangan penterjemah pusat ilmiah "NAUTSILUS", yang menerjemahkan penyelidikan pakar Symantik ke bahasa Rusia, banyak pakar yang tidak membaca laporan Symantik dalam aslinya berpendapat bahawa kemalangan itu disebabkan oleh voltan operasi frekuensi dikurangkan menjadi 2Hz ke motor elektrik empar.
Ini tidak berlaku, terjemahan yang betul diberikan pada awal teks artikel.
Dan pada prinsipnya, mustahil untuk mengurangkan frekuensi voltan bekalan motor aruhan berkelajuan tinggi hingga 2Hz. Malah bekalan jangka pendek voltan frekuensi rendah ke belitan akan menyebabkan litar pintas dalam belitan dan mencetuskan perlindungan arus.
Semuanya dilakukan dengan lebih bijak.
Kaedah pengujaan resonans dalam sistem elektromekanik yang dijelaskan di bawah boleh dikatakan baru, dan saya dianggap pengarangnya, tetapi kemungkinan besar ia sudah digunakan oleh pengarang virus Stuxnet, jadi, sayangnya, ia tetap hanya untuk menjiplak…
Walaupun begitu, saya menerangkan dengan jari saya, pada masa yang sama menjalankan program pendidikan mengenai asas-asas fizik. Bayangkan beban besar, katakan satu tan, tergantung pada kabel, katakan panjang 10 meter. Kami telah memperoleh bandul termudah dengan frekuensi resonannya sendiri.
Anggaplah lebih jauh bahawa anda mahu mengayunkannya dengan jari kelingking anda, gunakan usaha 1 kg. Satu percubaan tidak akan menghasilkan hasil yang dapat dilihat.
Ini bermaksud bahawa anda perlu mendorongnya berulang kali, dengan menggunakan daya 1 kg padanya, katakanlah 1000 kali, maka kita dapat menganggap bahawa usaha yang sama seperti itu akan sama dengan satu aplikasi upaya per ton, ini cukup cukup untuk mengayunkan bandul seperti itu.
Oleh itu, kami mengubah taktik, dan kami mula berulang kali menekan beban yang digantung dengan jari kelingking kami, setiap kali menggunakan 1 kg. Kita tidak akan berjaya lagi, kerana kita tidak tahu fizik …
Dan jika mereka tahu, maka pertama-tama mereka akan menghitung jangka masa ayunan bandul (beratnya sama sekali tidak penting, suspensi adalah 10 meter, daya graviti 1g) dan mula mendorong beban dengan tempoh ini dengan jari kelingking. Rumusannya terkenal:
Dalam 10-20 minit, bandul seberat satu ini akan berayun sehingga "mama jangan menangis."
Selain itu, tidak perlu menekan dengan jari kelingking pada setiap kualiti bandul; ini dapat dilakukan sekali, atau dua kali, dan bahkan setelah seratus ayunan bandul. Cuma masa penambahan akan meningkat secara berkadar, tetapi kesan penumpukan akan dipelihara sepenuhnya.
Namun, saya akan mengejutkan orang yang mengetahui fizik dan matematik dalam jumlah sekolah menengah (tahap pengetahuan pengaturcara moden yang biasa), tempoh ayunan bandul seperti itu tidak bergantung pada amplitud ayunan, mengayunkannya dengan milimeter atau satu meter dari titik rehat, masa ayunan dan, dengan itu, frekuensi ayunan bandul akan tetap.
Sebarang struktur spasial tidak mempunyai satu, tetapi beberapa frekuensi resonan; sebenarnya, terdapat beberapa bandul seperti itu di dalamnya. Sentrifugal gas, kerana ciri teknikalnya, mempunyai frekuensi resonan utama yang disebut dengan faktor kualiti tinggi (ia berkesan mengumpulkan tenaga getaran).
Hanya tinggal mengayunkan empar gas dengan jari pada frekuensi resonan. Ini adalah jenaka, tentu saja, jika ada motor elektrik dengan sistem kawalan automatik, maka hal yang sama dapat dilakukan dengan lebih jelas.
Untuk melakukan ini, anda perlu meningkatkan / menurunkan kelajuan motor elektrik dalam keadaan tersentak (seperti virus, pada 2 Hz) dan mengeluarkan kejutan ini dengan frekuensi resonans struktur mekanik emparan.
Dengan kata lain, adalah perlu untuk membekalkan motor dengan frekuensi resonans mekanikal menggunakan penukar voltan frekuensi dengan frekuensi berubah. Momen daya yang berlaku pada motor ketika frekuensi perubahan voltan bekalan akan dihantar ke perumahan dengan frekuensi resonans mekanikal dan secara beransur-ansur ayunan resonan akan mencapai tahap di mana pemasangan akan mula runtuh
Fluktuasi frekuensi berhampiran nilai rata-rata tertentu disebut "beats", ini adalah kesan standard dari mana-mana penukar frekuensi, frekuensi, seperti yang mereka katakan, "berjalan" dalam had tertentu, biasanya tidak lebih dari sepersepuluh persen dari nominal. Penyabot yang menyamar sebagai rentak frekuensi semula jadi ini, modulasi frekuensi motor elektrik mereka sendiri, yang diperkenalkan secara artifisial, dan menyegerakkannya dengan frekuensi resonans mekanikal struktur spasial empar.
Saya tidak akan membahas topik ini lagi, jika tidak, saya akan dituduh menulis arahan langkah demi langkah untuk penyabot. Oleh itu, di luar perbincangan, saya akan meninggalkan persoalan mencari frekuensi resonan untuk emparan tertentu (ia adalah individu untuk setiap empar). Atas sebab yang sama, saya tidak akan menerangkan kaedah penyesuaian "baik", apabila perlu untuk menyeimbangkan pada tahap mencetuskan perlindungan kecemasan terhadap getaran.
Tugas-tugas ini diselesaikan melalui perisian yang tersedia sensor arus voltan keluaran yang dipasang di penukar frekuensi. Ikutilah kata-kata saya - ini cukup dapat direalisasikan, hanya algoritma.
Sekali lagi mengenai kemalangan di Sayano-Shushenskaya HPP
Dalam artikel sebelumnya, dihipotesiskan bahawa kecelakaan di stesen janakuasa hidroelektrik disebabkan dengan cara yang sama (dengan kaedah resonans) seperti di kilang pengayaan uranium di Iran, menggunakan perisian khas.
Ini tidak bermaksud, tentu saja, virus Stuxnet yang sama beroperasi di sana sini, tentu saja tidak. Prinsip fizikal pemusnahan objek yang sama berfungsi - resonans struktur mekanikal yang disebabkan secara artifisial.
Kehadiran resonans ditunjukkan oleh adanya kacang yang tidak ditutup untuk mengikat penutup turbin dan pembacaan satu-satunya sensor getaran paksi yang berfungsi pada masa kemalangan.
Dengan mengambil kira kebetulan masa dan penyebab kemalangan HPP dengan fakta sabotaj di kilang pengayaan uranium Iran, sistem kawalan getaran berterusan dimatikan pada masa kemalangan, operasi unit di bawah kawalan sistem kawalan automatik unit turbin, dapat diasumsikan bahawa resonans bukanlah fenomena tidak sengaja, tetapi buatan manusia.
Sekiranya andaian ini betul, maka, tidak seperti keadaan dengan empar gas, tugas menghancurkan unit turbin memerlukan campur tangan manual. Peralatan yang terdapat di HPP tidak membenarkan perisian sabotaj mengesan frekuensi resonans individu secara automatik dan kemudian menyimpan getaran dalam mod kecemasan tanpa mencetuskan sensor kecemasan.
Di stesen janakuasa hidroelektrik, kerja perisian sabotaj memerlukan penggunaan "faktor manusia". Seseorang entah bagaimana harus mematikan pelayan kawalan getaran, dan sebelum itu memindahkan kepada pemaju perisian sabotaj parameter resonans unit turbin tertentu, yang dikeluarkan daripadanya enam bulan sebelum kemalangan semasa pembaikan dijadualkan.
Selebihnya adalah soal teknik.
Tidak perlu berfikir bahawa resonans berlaku di badan rotor turbin, tentu saja tidak. Resonans lapisan air, tepu dengan rongga rongga elastik, terletak di antara rotor turbin dan baling-baling panduan, disebabkan.
Dengan cara yang dipermudahkan, seseorang dapat membayangkan analogi seperti itu, di bahagian bawahnya terdapat pegas yang terbuat dari rongga perongga antara rotor turbin dan bilah baling-baling panduan, dan mata air ini disokong oleh tiang air setinggi seratus meter. Ternyata litar pengayun ideal. Mengayunkan sistem pendulum seperti itu adalah tugas yang sangat nyata.
Ini kerana resonans ini SEMUA bilah baling-baling panduan patah, dan tidak secara mekanikal, dari hentaman, tetapi patah oleh beban dinamik. Berikut adalah gambar bilah patah ini, tidak ada kesan kejutan mekanikal di permukaannya:
Bilah baling-baling pemandu yang pecah menyekat lubang longkang turbin, dan dari keadaan tidak terduga inilah kemalangan mula berkembang menjadi bencana.
Rotor turbin menyerupai baling-baling supertanker, dan mulai berputar dalam "kaleng air tertutup" dengan jisim satu setengah ribu tan dan kelajuan putaran 150 rpm. Di kawasan kerja turbin, tekanan air berlebihan dibuat sehingga penutupnya terkoyak, dan turbin itu sendiri, menurut saksi mata, bersama-sama dengan rotor penjana (kolose 1,500 tan) terbang hingga siling dewan turbin.
Apa yang diketahui oleh semua orang.
