Tai antrasis straipsnis rezonansų panaudojimo fiziniams objektams naikinti tema.
Pirmasis straipsnis „Rusijos„ Stuxnet “viruso pėdsakas“buvo įvadinis ir buvo skirtas plačiai pasauliui.
Atėjo laikas išsamiai susipažinti su šiuo metodu, ir pirmiausia pažiūrėkite vaizdo įrašą su vizualiu rezonanso pavyzdžiu, po to manau, kad straipsnio tema taps aiškesnė, nes geriau vieną kartą pamatyti, nei šimtą kartų perskaityti…
Štai vaizdo įrašas:
Štai kitas:
Taigi prašau pagarbiai elgtis su rezonansu.
Toks garsus, „Stuxnet“nežinomas
Visame pasaulyje žinomas „Stuxnet“virusas jau virto savotiška siaubo istorija, visi apie tai žino, tačiau niekas iki galo nesupranta, kaip jam pavyko dvejus metus slapta sunaikinti centrifugas urano sodrinimui. Tai net ne sabotažas, o įmantresnis sabotažo metodas - sabotažas.
Tik pagalvokite, kad per dvejus metus šimtai centrifugų sugenda, sutrinka visi gamybos grafikai, specialistai kviečiami „ant ausų“ir nieko negali padaryti, kol iš Baltarusijos neatsiunčiama žinia apie viruso aptikimą. kovos apkrova buvo „Siemens“vidinės pramoninės automatikos programinės įrangos atnaujinimo moduliai.
Vėliau šis virusas buvo pavadintas „Stuxnet“. Mes išsiaiškinome naudojamą užkrėtimo metodą, jo įsiskverbimo į branduolio lygį metodus ir „Simatic S7“valdiklių apsaugos slaptažodžiu krekingo metodą vietiniame tinkle. Mes ką nors supratome iš to, ką daro virusų atnaujinta centrifugos grupės valdiklio programinė įranga.
Tačiau niekas dar nepaaiškino fizinio įrangos išjungimo būdo šiame sabotaže. Todėl mes patys stengsimės išsiaiškinti šią svarbiausią mįslę.
Ką mes žinome
Štai šis „Simatic S7“valdiklis, surinktas su periferiniais moduliais:
Pats mikroprocesoriaus blokas yra dėžutė su mėlynu raktu, visa kita - išoriniai įrenginiai. Mikrovaldiklio programinė įranga (naudojama speciali STEP 7 vertėjo kalba) yra vidinėje „flash“atmintyje. Pati valdiklio programinė įranga ir programinė įranga atnaujinama per tinklą arba fiziškai per nuimamą „flash“diską. Tokie valdikliai buvo grupiniai valdymo įtaisai 31 dujų centrifugai vienu metu.
Bet jie tiesiogiai sulaužė centrifugas per kitus įrenginius, - dažnio keitiklį, skirtą elektros varikliui valdyti, maždaug taip:
Taip atrodo įvairių galių asinchroninių elektros variklių dažnio keitikliai (keitikliai). Pavadinimas reiškia šio įrenginio funkcinę paskirtį, jis standartinio tinklo (trijų fazių 360 V) įtampą paverčia į skirtingo dažnio ir skirtingos vertės trijų fazių įtampą. Įtampos keitimas valdomas tinklo signalais arba rankiniu būdu nustatomas iš valdymo skydelio.
Vienas „Simatic S7“valdiklis iš karto valdė atitinkamai dažnio keitiklių grupę (31 įrenginį), tai buvo 31 centrifugos grupės valdymo blokas.
Kaip išsiaiškino specialistai, grupės valdymo valdiklio programinės įrangos semantiką smarkiai pakeitė „Stuxnet“virusas, o tiesiogine centrifugos gedimo priežastimi jie laikė tai, kad modifikuota „Simatic S7“valdiklio programinė įranga išduoda grupės valdymo komandas dažnio keitikliams..
Viruso modifikuoto valdymo įtaiso programinė įranga vieną kartą per penkių valandų intervalą 15 minučių pakeitė kiekvieno dažnio keitiklio veikimo dažnį ir atitinkamai prie jo prijungto centrifugos elektros variklio sukimosi greitį.
Štai kaip tai aprašyta Semantic tyrime:
Taigi variklio greitis keičiamas nuo 1410 Hz iki 2 Hz į 1064 Hz ir vėl. Prisiminkite, kad šiuo metu įprastas veikimo dažnis turėtų būti nuo 807 Hz iki 1210 Hz.
Taigi variklio greitis keičiasi nuo 1410 Hz 2 Hz žingsniais iki 1064 Hz, o tada grįžta atgal. Primename, kad šiuo metu normalus veikimo dažnis buvo palaikomas nuo 807 Hz iki 1210 Hz.
Remdamasis tuo, semantikas daro išvadą:
Taigi „Stuxnet“sabotuoja sistemą, sulėtindama arba pagreitindama variklį skirtingu greičiu skirtingu metu
(Taigi „Stuxnet“sabotuoja sistemą, sulėtindama arba pagreitindama variklį iki skirtingo greičio skirtingu metu.)
Šiuolaikiniams programuotojams, išmanantiems fiziką ir elektros inžineriją tik vidurinės mokyklos mastu, to turbūt pakanka, tačiau kompetentingesniems specialistams toks paaiškinimas nėra nuoseklus. Pasikeitus centrifugos rotoriaus sukimosi greičiui leistinu diapazonu ir trumpalaikiam veikimo dažnio viršijimui 200 Hz (apie 15%) nuo nominalios vertės, savaime negali įvykti didžiulių įrangos gedimų.
Kai kurios techninės detalės
Taip atrodo dujų centrifugų kaskadas, skirtas praturtintam uranui gaminti:
Urano sodrinimo gamyklose yra dešimtys tokių kaskadų, bendras centrifugų skaičius viršija 20-30 tūkstančių …
Pati centrifuga yra gana paprastas įtaisas, čia yra jo schema:
Tačiau šis konstruktyvus paprastumas yra apgaulingas, faktas yra toks, kad tokios centrifugos rotorius, maždaug dviejų metrų ilgio, sukasi maždaug 50 000 aps./min. Suderintos, beveik dviejų metrų ilgio erdvinės konfigūracijos rotoriaus balansavimas yra labai sunki užduotis.
Be to, reikalingi specialūs rotoriaus pakabos guoliuose metodai; tam naudojami specialūs lankstūs adatiniai guoliai su sudėtinga savaime besireguliuojančia magnetine pakaba.
Siekiant dujų centrifugų patikimumo, pagrindinė problema yra mechaninės struktūros rezonansas, susijęs su tam tikrais rotoriaus sukimosi greičiais. Dujų centrifugos netgi klasifikuojamos pagal tai. Centrifuga, veikianti rotoriaus greičiu virš rezonansinio, vadinama superkritine, žemiau - subkritine.
Nemanykite, kad rotoriaus greitis yra mechaninio rezonanso dažnis. Nieko panašaus, mechaninis rezonansas nėra susijęs su centrifugos rotoriaus sukimosi greičiu per labai sudėtingus santykius. Rezonansinis dažnis ir rotoriaus greitis gali skirtis pagal dydį.
Pavyzdžiui, tipiška centrifugos rezonanso sritis yra dažnis nuo 10 Hz iki 100 Hz, o rotoriaus greitis yra 40–50 tūkst. Be to, rezonanso dažnis yra ne fiksuotas parametras, o plūduriuojantis, jis priklauso nuo esamo centrifugos darbo režimo (sudėtis, visų pirma dujų temperatūros tankis) ir rotoriaus pakabos konstrukcijos atbulinės eigos.
Pagrindinė įrangos kūrėjo užduotis yra neleisti centrifugai veikti padidėjusios vibracijos (rezonanso) režimais; tam naudojamos automatinės avarinio blokavimo sistemos, skirtos vibracijos lygiui (įtempimo matuokliai), veikimas rotoriaus greičiu, sukeliantis mechaninės struktūros rezonansą (tachometrai)), padidėjusios variklio srovės apkrovos (apsauga nuo srovės).
Avarinės sistemos niekada nėra derinamos su įranga, atsakinga už normalų įrenginio veikimą, jos yra atskiros, dažniausiai labai paprastos elektromechaninės sistemos, skirtos sustabdyti darbą (tiesiog avariniai jungikliai). Taigi jūs negalite jų programiškai išjungti ir perkonfigūruoti.
Kolegos iš JAV ir Izraelio turėjo išspręsti visiškai nesvarbią užduotį, - sunaikinkite centrifugą nesuveikdami saugos automatikos.
O dabar apie nežinomą, kaip tai buvo padaryta
Su lengva mokslo centro „NAUTSILUS“vertėjų ranka, išvertusia „Symantik“specialistų tyrimus į rusų kalbą, daugelis specialistų, kurie neskaitė „Symantik“pranešimo originalo, laikėsi nuomonės, kad avariją sukėlė darbinė įtampa. dažnis sumažintas iki 2 Hz iki centrifugos elektros variklio.
Taip nėra, teisingas vertimas pateikiamas straipsnio teksto pradžioje.
Ir iš esmės neįmanoma sumažinti greitojo indukcinio variklio maitinimo įtampos dažnio iki 2 Hz. Net trumpalaikis tokios žemo dažnio įtampos tiekimas į apvijas sukels apvijų trumpąjį jungimą ir suaktyvins srovės apsaugą.
Viskas buvo padaryta daug protingiau.
Žemiau aprašytas rezonanso sužadinimo metodas elektromechaninėse sistemose galėtų būti naujas, ir aš esu laikomas jo autoriumi, tačiau greičiausiai jį jau naudoja „Stuxnet“viruso autoriai, todėl, deja, belieka tik plagijuoti..
Ir vis dėlto aš aiškinu pirštais, tuo pat metu vykdydamas edukacinę programą apie fizikos pagrindus. Įsivaizduokite didžiulę apkrovą, tarkime, toną, kabančią ant kabelio, tarkime, 10 metrų ilgio. Mes gavome paprasčiausią švytuoklę su savo rezonansiniu dažniu.
Toliau tarkime, kad norite jį pasukti mažu pirštu, dėdami 1 kg pastangas. Vieno bandymo rezultatas nebus matomas.
Tai reiškia, kad jums reikia jį stumti pakartotinai, pridedant 1 kg pastangų, tarkime, 1000 kartų, tada galime daryti prielaidą, kad tokios daugkartinės pastangos iš viso prilygs vienkartiniam pastangų panaudojimui tonai. užtenka pasukti tokią švytuoklę.
Taigi mes keičiame taktiką ir pradedame pakartotinai stumti pakabinamą krovinį mažuoju pirštu, kiekvieną kartą dėdami 1 kg pastangas. Mums vėl nepavyks, nes mes nežinome fizikos …
Ir jei jie žinotų, pirmiausia apskaičiuotų švytuoklės svyravimo laikotarpį (svoris yra visiškai nesvarbus, pakaba yra 10 metrų, traukos jėga yra 1 g) ir šiuo periodu pradėjo stumti apkrovą mažuoju pirštu. Formulė yra gerai žinoma:
Per 10-20 minučių ši toną sverianti švytuoklė susvyruotų, kad „mama neverktų“.
Be to, nebūtina mažuoju pirštu spausti kiekvienos švytuoklės kokybės; tai galima padaryti vieną ar du kartus ir net po šimto svyravimų. Tiesiog kaupimosi laikas proporcingai padidės, tačiau kaupimo efektas bus visiškai išsaugotas.
Ir vis dėlto, aš nustebinsiu fiziką ir matematiką išmanančius žmones vidurinės mokyklos apimtyje (tipiško šiuolaikinio programuotojo žinių lygis), tokios švytuoklės svyravimo laikotarpis nepriklauso nuo virpesių amplitudės, pasukite ją milimetru arba metras nuo poilsio taško, svyravimo periodas ir atitinkamai švytuoklės virpesių dažnis bus pastovus.
Bet kuri erdvinė struktūra turi net ne vieną, o kelis rezonansinius dažnius; iš tikrųjų joje yra kelios tokios švytuoklės. Dujų centrifugos dėl savo techninių savybių turi vadinamąjį pagrindinį aukštos kokybės faktoriaus rezonansinį dažnį (jos efektyviai kaupia vibracijos energiją).
Belieka tik pasukti dujų centrifugą pirštu rezonansiniu dažniu. Žinoma, juokaujama, jei yra elektros variklis su automatine valdymo sistema, tada tą patį galima padaryti daug nepastebimiau.
Norėdami tai padaryti, turite padidinti / sumažinti elektros variklio greitį trūkčiojimais (kaip tai padarė virusas, esant 2 Hz dažniui) ir išduoti šiems trūkčiojimams centrifugos mechaninės struktūros rezonanso dažnį.
Kitaip tariant, būtina variklį aprūpinti mechaninio rezonanso dažniu, naudojant kintamo dažnio dažnio įtampos keitiklį. Jėgos momentas, atsirandantis variklyje, kai maitinimo įtampos pokyčių dažnis bus perduotas į korpusą mechaninio rezonanso dažniu ir palaipsniui rezonansiniai virpesiai pasieks lygį, kuriame įrenginys pradės žlugti
Dažnio svyravimai, esantys netoli tam tikros vidutinės vertės, vadinami „dūžiais“, tai yra standartinis bet kurio dažnio keitiklio efektas, dažnis, kaip sakoma, „vaikšto“tam tikrose ribose, dažniausiai ne daugiau kaip dešimtadaliai nominaliosios dalies. Diversuotojai, užmaskuoti šiais natūraliais dažnio smūgiais, savo, dirbtinai įvestas, modifikuoja elektros variklio dažnį ir sinchronizuoja jį su centrinio centrifugos erdvinės struktūros mechaninio rezonanso dažniu.
Daugiau nesigilinsiu į temą, kitaip būsiu apkaltintas, kad rašau žingsnis po žingsnio instrukcijas diversantams. Todėl be diskusijų paliksiu klausimą, kaip rasti rezonansinį dažnį konkrečiai centrifugai (ji yra individuali kiekvienai centrifugai). Dėl tos pačios priežasties neaprašysiu „smulkaus“reguliavimo metodo, kai reikia balansuoti ties avarinės apsaugos nuo vibracijos įjungimo riba.
Šios užduotys išsprendžiamos naudojant programinės įrangos turimus išėjimo įtampos srovės jutiklius, sumontuotus dažnio keitikliuose. Paimkite mano žodį - tai gana realizuojama, tai tik algoritmai.
Dar kartą apie avariją Sayano-Shushenskaya HE
Ankstesniame straipsnyje buvo keliama hipotezė, kad avarija hidroelektrinėje įvyko taip pat (rezonanso metodu), kaip ir urano sodrinimo gamykloje Irane, naudojant specialią programinę įrangą.
Žinoma, tai nereiškia, kad tas pats „Stuxnet“virusas veikė čia ir ten, žinoma, ne. Veikė tas pats fizinis objekto sunaikinimo principas - dirbtinai sukeltas mechaninės struktūros rezonansas.
Rezonansą rodo atsuktos veržlės, skirtos turbinos dangteliui pritvirtinti, ir vienintelio ašinės vibracijos jutiklio, veikusio avarijos metu, rodmenys.
Atsižvelgiant į HES avarijos laiko ir priežasčių sutapimą su sabotažo faktu Irano urano sodrinimo gamykloje, avarijos metu išjungta nepertraukiamo vibracijos valdymo sistema, įrenginio valdymas automatinė turbinos agregato valdymo sistema, galima daryti prielaidą, kad rezonansas buvo ne atsitiktinis, o žmogaus sukurtas reiškinys.
Jei ši prielaida teisinga, tada, skirtingai nei situacijoje su dujų centrifugomis, turbinų bloko sunaikinimo užduotis reikalauja rankinio įsikišimo. HE turima įranga neleido sabotažo programinei įrangai automatiškai aptikti individualaus rezonanso dažnio ir tada išlaikyti vibracijas avariniu režimu, nesuaktyvinant avarinių jutiklių.
Hidroelektrinėje sabotažo programinės įrangos darbui reikėjo naudoti „žmogiškąjį faktorių“. Kažkas kažkaip turėjo išjungti vibracijos valdymo serverį, o prieš tai perduoti sabotažo programinės įrangos kūrėjams konkretaus turbinos agregato rezonanso parametrus, kurie buvo pašalinti iš jo likus šešiems mėnesiams iki avarijos planinio remonto metu.
Likusi dalis buvo technikos reikalas.
Nereikia galvoti, kad rezonansas įvyko pačiame turbinos rotoriaus korpuse, žinoma, ne. Sukeltas vandens sluoksnio, prisotinto elastingomis kavitacijos ertmėmis, rezonansas, esantis tarp turbinos rotoriaus ir kreipiamųjų mentelių.
Supaprastintai galima įsivaizduoti tokią analogiją, apačioje yra spyruoklė, pagaminta iš kavitacinių ertmių tarp turbinos rotoriaus ir kreipiamųjų mentelių mentės, o šį šaltinį palaiko šimto metrų aukščio vandens stulpelis. Pasirodo, ideali virpesių grandinė. Sukti tokią švytuoklinę sistemą yra labai tikra užduotis.
Būtent dėl šio rezonanso VISI kreipiamųjų mentelių ašmenys buvo sulaužyti, o ne mechaniškai, nuo smūgių, bet sulūžo dėl dinaminės apkrovos. Čia yra šių sulaužytų peiliukų nuotrauka, ant jų paviršių nėra mechaninio smūgio pėdsakų:
Sulaužyti kreipiamųjų mentelių ašmenys užblokavo turbinos išleidimo angą, ir būtent dėl šios nenumatytos aplinkybės nelaimė pradėjo peraugti į katastrofą.
Turbinos rotorius priminė supertanklaivio sraigtą ir pradėjo suktis „uždarytoje vandens skardinėje“, kurios masė buvo pusantro tūkstančio tonų, o sukimosi greitis - 150 aps./min. Turbinos darbo zonoje susidarė toks vandens slėgis, kad dangtis buvo nuplėštas, o pati turbina, pasak liudininkų, kartu su generatoriaus rotoriumi (1500 tonų kolosas) nuskrido iki turbinų salės lubos.
Kas toliau buvo žinoma visiems.
