Dit is die tweede artikel oor die gebruik van resonansies om fisiese voorwerpe te vernietig.
Die eerste artikel "Die Russiese voetspoor van die Stuxnet -virus" was inleidend en was bedoel vir 'n wye groep.
Dit is tyd om hierdie metode in detail te leer ken, en kyk eers na die video met 'n visuele voorbeeld van resonansie, daarna dink ek dat die onderwerp van die artikel duideliker sal word, want dit is beter om een keer te sien as om honderd keer te lees…
Hier is 'n video:
Hier is nog een:
Behandel dus resonansie met respek.
So beroemd, onbekend aan Stuxnet
Die wêreldbekende Stuxnet -virus het nou 'n soort gruwelverhaal geword, almal weet daarvan, maar niemand verstaan ten volle hoe hy dit reggekry het om twee jaar lank sentrifuges vir verryking van uraan te vernietig nie. Dit is nie eens sabotasie nie, maar 'n meer gesofistikeerde metode van sabotasie - sabotasie.
Dink net, in die loop van twee jaar breek honderde sentrifuges voortdurend af, word alle produksieskedules ontwrig, spesialiste word 'op hul ore' genoem en kan niks doen voordat 'n boodskap van Wit -Rusland oor die opsporing van 'n virus, die 'n bekampingslas was die opdateringsmodules van die interne sagteware vir industriële outomatisering van Siemens.
Hierdie virus het daarna die naam Stuxnet gekry. Ons het die metode van infeksie uitgevind, met die metodes van penetrasie daarvan tot op die kernvlak, en die metode om die wagwoordbeskerming van Simatic S7 -beheerders in die plaaslike netwerk te kraak. Ons het iets verstaan uit wat die virus-opgedateerde firmware van die sentrifugegroepbeheerder doen.
Maar niemand het nog die fisiese metode van uitskakeling van toerusting in hierdie sabotasie verduidelik nie. Daarom sal ons self probeer om hierdie belangrikste raaisel uit te vind.
Wat weet ons
Hier is hierdie Simatic S7 -kontroleerder saamgestel met perifere modules:
Die mikroverwerker -eenheid self is 'n boks met 'n blou sleutel, al die ander is randapparatuur. Die sagteware vir mikrobeheerders ('n spesiale STEP 7 -tolktaal word gebruik) is in die interne flitsgeheue geleë. Die opdatering van die sagteware en firmware van die kontroleerder self vind plaas via die netwerk, of fisies, via 'n verwyderbare flash drive. Sulke beheerders was groepbeheertoestelle vir 31 gassentrifuges tegelyk.
Maar hulle het sentrifuges direk deur ander toestelle gebreek - 'n frekwensie -omskakelaar vir die bestuur van 'n elektriese motor, ongeveer soos volg:
Dit is hoe frekwensie -omsetters (omsetters) vir asynchrone elektriese motors van verskillende kragte daar uitsien. Die naam impliseer die funksionele doel van hierdie toestel; dit skakel die spanning van 'n standaardnetwerk (drie fases 360V) om in 'n driefasespanning van 'n ander frekwensie en 'n ander gradering. Spanningsomskakeling word beheer deur seine van die netwerk, of met die hand vanaf die bedieningspaneel.
Een Simatic S7 -beheerder het 'n groep (31 toestelle) van frekwensie -omsetters onmiddellik beheer, dit was 'n groepbeheereenheid vir 31 sentrifuges.
Soos die spesialiste uitgevind het, is die Semantiek van die groepsbeheer -sagteware sterk verander deur die Stuxnet -virus, en hulle beskou die uitreiking van groepbeheeropdragte aan frekwensie -omsetters deur die aangepaste sagteware van die Simatic S7 -beheerder as die direkte oorsaak van sentrifuge -afbreekpunte.
Die sagteware van die beheertoestel wat deur die virus gewysig is, het die werksfrekwensie van elke frekwensie-omskakelaar gedurende 15 minute een keer gedurende 'n tydperk van vyf uur verander, en gevolglik die rotasiesnelheid van die sentrifuge elektriese motor wat daaraan gekoppel is.
Dit is hoe dit beskryf word in 'n studie deur Semantic:
Die snelheid van die motor word dus verander van 1410Hz na 2Hz na 1064Hz en dan weer. Onthou dat die normale werkfrekwensie op hierdie tydstip tussen 807 Hz en 1210 Hz moet wees.
Die motorsnelheid verander dus van 1410Hz in 2Hz -stappe na 1064Hz en keer dan terug. Ter herinnering: die normale werkfrekwensie op hierdie tydstip is tussen 807 Hz en 1210 Hz gehandhaaf.
En die Semantic sluit op grond hiervan af:
So saboteer Stuxnet die stelsel deur die motor op verskillende tye te vertraag of te versnel tot verskillende snelhede
(Stabuleer Stuxnet die stelsel deur die enjin op verskillende tye te vertraag of te versnel tot verskillende snelhede.)
Vir moderne programmeerders wat fisika en elektriese ingenieurswese slegs in die hoërskoolgraad ken, is dit waarskynlik genoeg, maar vir meer bekwame spesialiste is hierdie verduideliking nie konsekwent nie. 'N Verandering in die rotasiesnelheid van die sentrifuge-rotor binne die toegelate gebied en 'n korttermyn-oormaat van die werksfrekwensie met 200 Hz (ongeveer 15%) van die nominale waarde op sigself, kan nie tot massiewe onderbrekings van die toerusting lei nie.
Enkele tegniese besonderhede
So lyk 'n kaskade van gassentrifuges vir die vervaardiging van verrykte uraan:
Daar is tientalle sulke kaskades by uraanverrykingfabrieke, die totale aantal sentrifuges is meer as 20-30 duisend …
Die sentrifuge self is 'n redelik eenvoudige ontwerp; hier is die skematiese tekening:
Maar hierdie konstruktiewe eenvoud mislei, die feit is dat die rotor van so 'n sentrifuge, ongeveer twee meter lank, teen 'n snelheid van ongeveer 50 000 rpm draai. Dit is 'n baie moeilike taak om 'n rotor te balanseer met 'n komplekse ruimtelike opset, byna twee meter lank.
Boonop is spesiale metodes van rotorsuspensie in laers nodig; hiervoor word spesiale buigsame naaldlagers gebruik, kompleet met 'n komplekse self-uitlijning magnetiese vering.
Vir die betroubaarheid van gassentrifuges is die grootste probleem die resonansie van die meganiese struktuur, wat verband hou met sekere rotasiesnelhede van die rotor. Gassentrifuges word selfs op hierdie basis gekategoriseer. 'N Sentrifuge wat met 'n rotorsnelheid bo die resonante werk, word superkrities genoem, onder - subkrities.
Moenie dink dat die rotorsnelheid die frekwensie van meganiese resonansie is nie. Niks van die soort, meganiese resonansie hou verband met die rotasiesnelheid van die sentrifuge rotor deur baie komplekse verhoudings nie. Die resonansfrekwensie en rotorsnelheid kan volgens 'n grootte volgorde verskil.
'N Tipiese resonansgebied van 'n sentrifuge is byvoorbeeld 'n frekwensie in die gebied van 10Hz-100Hz, terwyl die rotorsnelheid 40-50 duisend rpm is. Boonop is die resonansfrekwensie nie 'n vaste parameter nie, maar 'n drywende, dit hang af van die huidige werkswyse van die sentrifuge (samestelling, gastemperatuurdigtheid in die eerste plek) en terugslag in die rotorsuspensie -struktuur.
Die belangrikste taak van die toerustingontwikkelaar is om te verhoed dat die sentrifuge in modi van verhoogde vibrasie (resonansies) werk; hiervoor is outomatiese noodblokkeerstelsels vir trillingspeil (rekmeters), werking teen rotorsnelhede wat resonansie van die meganiese struktuur veroorsaak (toerentellers), verhoogde stroombelasting van die motor (stroombeskerming).
Noodstelsels word nooit gekombineer met toerusting wat verantwoordelik is vir die normale werking van die installasie nie; dit is aparte, gewoonlik baie eenvoudige elektromeganiese stelsels om werk te stop (bloot noodskakelaars). U kan dit dus nie programmaties deaktiveer en herkonfigureer nie.
Kollegas uit die VSA en Israel moes 'n heeltemal nie -triviale taak oplos, - vernietig die sentrifuge sonder om die veiligheid outomaties te veroorsaak.
En nou oor die onbekende hoe dit gedoen is
Met die ligte hand van die vertalers van die wetenskaplike sentrum "NAUTSILUS", wat die navorsing van die Symantik -spesialiste in Russies vertaal het, het baie spesialiste wat nie die Symantik -verslag in die oorspronklike gelees het nie, die mening gehad dat die ongeluk deur die werkingspanning veroorsaak is frekwensie verminder tot 2 Hz na die sentrifuge elektriese motor.
Dit is nie die geval nie; die korrekte vertaling word aan die begin van die teks van die artikel gegee.
En in beginsel is dit onmoontlik om die frekwensie van die voedingsspanning van 'n hoëspoed-induksiemotor tot 2Hz te verminder. Selfs 'n korttermyn-toevoer van so 'n lae frekwensie spanning aan die wikkelinge sal 'n kortsluiting in die wikkelinge veroorsaak en stroombeskerming veroorsaak.
Alles is baie slimmer gedoen.
Die metode van opwekking van resonansie in elektromeganiese stelsels wat hieronder beskryf word, kan as nuut beskou word, en ek word as die outeur daarvan beskou, maar dit word heel waarskynlik al deur die outeurs van die Stuxnet -virus gebruik, dus dit is helaas net om te plagiaat..
En tog verduidelik ek op my vingers, terwyl ek terselfdertyd 'n opvoedkundige program oor die basiese beginsels van fisika aanbied. Stel jou voor 'n massiewe vrag, sê 'n ton, hang aan 'n kabel, kom ons sê 10 meter lank. Ons het die eenvoudigste slinger met sy eie resonante frekwensie verkry.
Veronderstel verder dat u dit met u pinkie wil swaai, met 'n inspanning van 1 kg. 'N Enkele poging lewer geen sigbare resultaat nie.
Dit beteken dat u dit herhaaldelik moet stoot en 'n inspanning van 1 kg daarop moet toepas, sê 1000 keer, dan kan ons aanvaar dat so 'n veelvoudige poging in totaal gelykstaande is aan 'n enkele inspanning van 'n inspanning per ton, dit is redelik genoeg om so 'n slinger te swaai.
En so verander ons taktiek, en ons begin telkens met 'n pinkie die hangende vrag stoot, elke keer as ons 1 kg inspan. Ons sal nie weer slaag nie, want ons ken nie fisika nie …
En as hulle geweet het, dan sou hulle eers die pendelperiode van die slinger bereken (die gewig is absoluut onbelangrik, die vering is 10 meter, die swaartekrag is 1g) en begin om die las met hierdie periode met die pinkie te druk. Die formule is bekend:
In 10-20 minute sou hierdie slinger wat 'n ton weeg, swaai sodat "mamma nie huil nie."
Boonop is dit nie nodig om met die pinkie op elke kwaliteit van die slinger te druk nie; dit kan een of twee keer gedoen word, en selfs na honderd ossillasies van die slinger. Dit is net dat die opbou tyd proporsioneel sal styg, maar die opbou -effek sal behoue bly.
En tog sal ek mense wat fisika en wiskunde ken in die volume van die hoërskool verras (die kennisvlak van 'n tipiese moderne programmeerder); die ossillasieperiode van so 'n slinger hang nie af van die ossillasie -amplitude nie, swaai dit met 'n millimeter of 'n meter van die ruspunt af, sal die ossillasieperiode en gevolglik die ossillasiefrekwensie van die slinger konstant wees.
Elke ruimtelike struktuur het nie eens een nie, maar verskeie resonante frekwensies; daar is eintlik verskeie sulke pendules. Gassentrifuges het as gevolg van hul tegniese eienskappe 'n sogenaamde hoofresonansfrekwensie van 'n hoë kwaliteitfaktor (hulle versamel effektief vibrasie-energie).
Dit bly net om die gassentrifuge met 'n vinger op die resonante frekwensie te swaai. Dit is natuurlik 'n grap, as daar 'n elektriese motor met 'n outomatiese bestuurstelsel is, kan dieselfde baie meer ongemerk gedoen word.
Om dit te kan doen, moet u die spoed van die elektriese motor in rukke verhoog / verlaag (soos die virus by 2 Hz gedoen het) en die resonante frekwensie van die meganiese struktuur van die sentrifuge aan hierdie rokke gee.
Met ander woorde, dit is nodig om die motor met die frekwensie van meganiese resonansie te voorsien met behulp van 'n frekwensiespanningsomskakelaar met veranderlike frekwensie. Die kragmoment wat in die motor plaasvind wanneer die frekwensie van die voedingsspanning verander, sal oorgedra word na die behuising met die frekwensie van meganiese resonansie en geleidelik sal die resonante ossillasies 'n vlak bereik waarop die installasie sal begin ineenstort
Frekwensie skommelinge naby 'n sekere gemiddelde waarde word "slae" genoem, dit is 'n standaardeffek van enige frekwensie -omskakelaar; die frekwensie, soos hulle sê, "loop" binne sekere perke, gewoonlik nie meer as tiendes van 'n persentasie van die nominale nie. Die saboteurs vermom as hierdie natuurlike slae van frekwensie, hul eie, kunsmatig ingevoerde, modulasie van die frekwensie van die elektriese motor en sinchroniseer dit met die frekwensie van meganiese resonansie van die ruimtelike struktuur van die sentrifuge.
Ek sal nie meer op die onderwerp ingaan nie, anders word ek daarvan beskuldig dat ek stap-vir-stap instruksies vir saboteurs geskryf het. Daarom sal ek buite die bespreking die kwessie van die vind van die resonante frekwensie vir 'n spesifieke sentrifuge verlaat (dit is individueel vir elke sentrifuge). Om dieselfde rede sal ek nie die metode van 'fyn' aanpassing beskryf nie, as dit nodig is om te balanseer op die punt om die noodbeskerming teen trillings te aktiveer.
Hierdie take word opgelos deur die sagteware wat beskikbaar is vir uitgangsspanningsensors wat in frekwensie -omsetters geïnstalleer is. Neem my woord daarvoor - dit is redelik realiseerbaar, dit is net die algoritmes.
Weereens oor die ongeluk by die Sayano-Shushenskaya HPP
In die vorige artikel is vermoed dat die ongeluk by die hidro -elektriese kragstasie op dieselfde manier (met behulp van die resonansiemetode) veroorsaak is as by 'n uraanverrykeringsaanleg in Iran, met behulp van spesiale sagteware.
Dit beteken natuurlik nie dat dieselfde Stuxnet -virus hier en daar werk nie, natuurlik nie. Dieselfde fisiese beginsel van voorwerpvernietiging het gewerk - 'n kunsmatig geïnduseerde resonansie van 'n meganiese struktuur.
Die teenwoordigheid van resonansie word aangedui deur die teenwoordigheid van ongeskroefde moere vir die bevestiging van die turbine -deksel en die lesings van die enigste sensor van aksiale vibrasie wat tydens die ongeluk werk.
Met inagneming van die toevalligheid van die tyd en oorsake van die HPP -ongeluk met die feit dat sabotasie by die Iraanse uraanverrykeringsaanleg plaasgevind het, het die deurlopende vibrasiebeheerstelsel tydens die ongeluk afgeskakel, die werking van die eenheid onder die beheer van die outomatiese beheerstelsel van die turbine-eenheid, kan aanvaar word dat die resonansie nie 'n toevallige verskynsel was nie, maar 'n mensgemaakte.
As hierdie aanname korrek is, het die taak om die turbine -eenheid te vernietig, handmatig ingegryp, anders as die situasie met gassentrifuges. Die toerusting wat by die HPP beskikbaar was, het die sabotasieprogrammatuur nie toegelaat om die individuele resonansfrekwensie outomaties op te spoor en dan die trillings binne die noodmodus te hou sonder om die noodsensors te aktiveer nie.
By die hidro -elektriese kragstasie het die werk van sabotasieprogrammatuur die gebruik van die 'menslike faktor' vereis. Iemand moes op een of ander manier die vibrasiebeheerbediener afskakel, en voor dit die parameters van die resonansies van 'n spesifieke turbine -eenheid, wat ses maande voor die ongeluk verwyder is tydens 'n geskeduleerde herstel, aan die ontwikkelaars oordra.
Die res was 'n kwessie van tegniek.
U hoef nie te dink dat die resonansie in die liggaam van die turbine -rotor plaasgevind het nie, natuurlik nie. Die resonansie van die watellaag, versadig met elastiese cavitasieholtes, geleë tussen die turbine rotor en die geleidingswaaie, is veroorsaak.
Op 'n vereenvoudigde manier kan 'n mens so 'n analogie voorstel, onderaan is daar 'n fontein tussen holtes tussen die turbinerotor en die lemme van die geleidingswaaiers, en hierdie fontein word ondersteun deur 'n kolom water van honderd meter hoog. Dit blyk 'n ideale ossillasiebaan. Om so 'n slingerstelsel te swaai, is 'n baie werklike taak.
Dit is as gevolg van hierdie resonansie ALMAL die lemme van die gidsskote is gebreek, en nie meganies nie, van stoot, maar deur 'n dinamiese las gebreek. Hier is 'n foto van hierdie gebreekte lemme; daar is geen spore van meganiese skok op hul oppervlaktes nie:
Die gebreekte lemme van die geleiderskanse het die dreineringsgat van die turbine versper, en dit was uit hierdie onvoorsiene omstandighede dat die ongeluk in 'n katastrofe begin ontwikkel het.
Die turbinerotor lyk soos 'n supertanker -skroef en begin draai in 'n 'geslote blik water' met 'n massa van anderhalf duisend ton en 'n rotasiesnelheid van 150 rpm. In die werksarea van die turbine het so 'n oordruk van water ontstaan dat die deksel afgeskeur is, en die turbine self, volgens ooggetuies, saam met die rotor van die kragopwekker ('n kolos van 1500 ton) gevlieg het tot die plafon van die turbinesaal.
Wat verder aan almal bekend was.
