Comments 62
Спасибо за статью, было бы интересно увидеть данные каких-то испытаний, чтобы примерно понимать, какая будет сфера действия у данных девайсов (хотя они возможно засекречены).
Так же родилась довольно интересная мысль, что по сути, такими устройствами может быть эффективнее вести боевые действия чем любыми другими снарядами. Любая современнаная армия без электричества превратится по сути в пехоту с автоматами.
Развивая данную мысль, интересно, можно ли гипотетический авианалёт полностью остановить кинув пару ЭМИ бомб в небо?
В книгах, название которых я указал после "плоского генератора" - множество подробностей, альтернативных конструкций, результатов испытаний и т.д. и т.п. Их читаешь с "отвиснувшей челюстью" :-) - по крайней мере, со мной так было...
Развивая данную мысль, интересно, можно ли гипотетический авианалёт полностью остановить кинув пару ЭМИ бомб в небо?
Это вряд ли. Уже даже потому, что удар молнии в самолет не такое уж редкое явление и крайне редко приводит к печальным последствиям даже для гражданских самолетов.
Напряженность электромагнитного поля падает обратно пропорционально квадрату расстояния, т.е., очень быстро, и единственным способом достичь эффективности генератора как оружия является применение довольно узконаправленных антенн. Что, в свою очередь, приводит к точечному характеру поражения. И возникновению риска промахнуться. Кроме того, описанные генераторы формируют короткий видеоимпульс, который, во-первых, имеет относительно небольшую энергию, а во-вторых, размазан по частоте от нуля, что делает необходимый размер антенн нереализуемым, по-моему.
Насколько я знаю, в данный момент времени, в качестве наиболее перспективного ЭМ оружия рассматриваются, все-же, гиротроны непрерывного излучения миллиметрового диапазона. С соответствующими антеннами.
врядли, деление на квадрат расстояния - это великая вещь (даже гравитация может это подтвердить)
А вот для механизмов самоуничтожения - очень даже подходящее устройство (минимум разлета осколков, максимум вреда для внутренней электроники). Ну и еще - для физиков (насколько я знаю - большинство таких конструкций изобретали по грантам военных, им "царь-пушки" всегда интересны. Но на практике использовали для исследования материалов в больших магнитных полях).
Вы не учитываете явления в ионосфере.
Если речь о высотных ядерных взрывах, то там совершенно другой механизм возникновения электромагнитной волны, и он вызван физическим разделением носителей заряда в момент взрыва.
Вообще об электромагнитном импульсе как таковом, например, ступенчатой функции Хевисайда, с бесконечным спектром, говорить по-моему не правильно. Это математическая абстракция несколько далёкая от физической реальности: обжатие катушки взрывом, о чём статья, происходит не моментально, и уж физическое перемещение больших масс заряженных частиц на большие расстояния -- тем более. Ступенька получается недостаточно резкая, и как следствие имеет отнюдь не бесконечный спектр, и основная энергия в спектре сосредоточена оказывается преимущественно в области низких частот.
Известно, что высотные ядерные взрывы вызывают повреждения линий электропередач, электрических (не электронных, преимущественно электромеханических) приборов и т.п. Какой из этого вывод можно сделать? Да что такие разрушения может вызвать только относительно низкочастотная, длинная (километры) электромагнитная волна. Вызывающая на протяжённых линиях электропередач значительную разность потенциалов и, как следствие, значимые протекающие токи. Токи высоких частот не будут распространяться по длинным линиям сколько-нибудь эффективно, некогерентное рассеянное излучение лишь слегка подогреет окружающие материалы.
Часто говорится, мол в случае атомной войны будет нарушена работа всей электроники, мол всё сразу сгорит. Считаю, это не так: в случае высотного взрыва, вызывающего "всесжигающую страшную электромагнитную волну", её энергия сосредоточена в относительно низкочастотной области спектра и действует только на протяжённые проводники расположенные над землёй (ЛЭП, контактные сети ЖД). Отдельно стоящие компьютеры и айфоны вряд ли пострадают. Так как в малых масштабах расстояний действие такой волны совершенно не заметно: нужна попросту "антенна" достаточно больших размеров чтобы воспринять сколько-нибудь значимую часть энергии волны.
Если речь об гамма-излучении непосредственно от взрыва, то опять же из-за квадрата расстояния оно начинает быть критичным на очень близких расстояниях, и такое излучение человека поражает едва ли не хуже, чем электронику. А уж ударная волна на таком расстоянии -- куда более существенный фактор. И тут уж будет совершенно не интересно, сотрёт вспышка ядерного взрыва фотографии на flash-памяти айфона или нет... И под угрозой в основном именно flash-память. Где достаточно легко создать условия (в flash-памяти предыдущих поколений это осуществлялось путём облучения памяти ультрафиолетовой лампой), чтоб заряды хранящую информацию "разбежались" из затворов транзисторов. Для того, чтобы повредить остальную электронику -- нужно приложить значительную энергию. Особенно выключенную. Для включенной можно лишь вызвать сбои, которые лишь потенциально могут перетечь в полный отказ (а могут и не перетечь), подразумевается т.н. latch-эффекты (тиристорный эффект) с разрушением компонентов вызванных энергией источника питания, а отнюдь не облучением.
Если говорить об описанных в статье способах генерации ЭМИ, то речь об уже относительно высокочастотных импульсах, способных поражать электронные приборы непосредственно, где любой проводник электронного прибора оказывается антенной улавливающей относительно короткие (миллиметры) волны, которые тут же в любой полупроводниковой структуре превращаются в ток сжигающий всё на своём пути. Но такой генератор ЭМИ действовать может только на малых дистанциях, отнюдь не сотни и тысячи километров как для атмосферного ядерного взрыва. Поэтому в случае применения опять же ситуации "после войны все компьютеры сломаются" -- не будет.
Почему такая разница между НЧ и ВЧ импульсом? Достаточно представить сферу с каким-либо радиусом, положим 100км, и в центр неё помещённую вторую, условный "изотропный излучатель", радиусом в метры. Очевидно, что отношение площадей сфер -- огромная величина. И энергия воспринятая на относительно небольшом (те же метры) участке расположенном на большой сфере -- пропорционалньна этой разнице, т.е. мизерна. Так получается с ВЧ импульсом. А с НЧ (высотный взрыв) и сам излучатель приобретает огромные размеры (его "растягивает" взрывом и он генерирует когерентную волну "с очень широким фронтом"), и приёмник -- длинная линия электропередач. Отношение площадей, или длин, приёмника и излучателя совершенно другое. Уже значимая часть энергии передаётся приёмнику. Но для небольших длин/площадей на внешней сфере, с размерами существенно меньшими длины волны по-прежднему выделяемая энергия не слишком велика.
Попытался как мог развеять миф о всемогущем электромагнитном импульсе... Повторюсь, суть в спектре, а не в импульсе, как функции Хевисайда, как таковой. Последнее лишь абстракция. На самом деле импульса нет, есть конечный спектр.
И под угрозой в основном именно flash-память. Где достаточно легко создать условия (в flash-памяти предыдущих поколений это осуществлялось путём облучения памяти ультрафиолетовой лампой), чтоб заряды хранящую информацию «разбежались» из затворов транзисторов.
Проблема в том, что именно эта память понатыкана вот вообще везде где только можно.
Я как-то пытался понять насколько надёжны сроки жизни HDD. За хранение данных на пластинах можно особо-то не переживать, а вот в flash-памяти контроллера зашиты калибровки накопителя, без которых доступа к данным просто не будет. Для надёжного долговечного хранения получается нужно иметь прошивку накопителя и калибровочные константы конкретного накопителя, но где ж это всё взять-то…
Ценное замечание. Да что жёсткий диск. В обычном компьютере ещё BIOS и несколько микросхем-контроллеров со встроенной памятью. Всё рассыпется.
Интересно было бы иметь массовый, хотя бы любительский, компьютер построенный без использования компонентов с "искусственно запланированным устареванием". Только не уровня клона ZX-Spectrum, а всё же с опорой на современные достижения в области вычислительной техники. Чтоб там хоть какая-нибудь NetBSD крутилась на хотя бы единицах МБайт ОЗУ. И чтоб вывод был на долгоживущий (читай не LCD) дисплей, видимо на хрустальный монитор, как у древних императоров...
И самое главное накопители. В принципе, технология Flash не так уж и плоха, если она по крайней мере подразумевает отказоустойчивое кодирование и саморегенерацию. Современные накопители, что самое интересное, имеют и то, и другое. Разве что, возможности по самовосстановлению там ограничены единичными ошибками, а не массовыми. И собственно сам контроллер -- может оказаться с собственным ПЗУ, не регенерирующимся.
Современная программируемая логика ещё (FPGA, CPLD). Она вся -- загружаемая из (не)маленькой flash-ки. Тоже не регенерируемой... Так что скорей такой компьютер должен быть построен на обычных логических ИМС. Не обязательно весь, целиком. Это было бы страшное зрелище. Скорей только какой-то микрокомпьютер используемый только для загрузки и старта своего старшего собрата. Уже основанного на обычных коммерческих компонентах, но включающего только ОЗУ, изначально загруженное микрокомпьютером с действительно долговременного носителя. Что может быть таковым, ума не приложу. Скорей, магнитная лента всё же.
Так что скорей такой компьютер должен быть построен на обычных логических ИМС.
Можно и не совсем так жёстко) Есть ещё MRAM. Есть FRAM. Варианты-то есть. Но это обычно вояки или какой-нибудь аэроспейс, а в быту дорого, да и не хотят фирмы делать продукцию с работоспособностью «на десятилетия». Хотя если бы по какой-то более-менее кусачей цене делали бы такие отказоустойчивые ноуты, свой бы немассовый покупатель у них нашёлся, если не гнаться за производительность, а исходить из банальной задачи доступа к данным.
КЯП мелкие флэши есть даже в процессорах примерно с 2000 года (Пентиумы 4), для подгрузки микропрограмм. Так что топовый П3 в таком случае наше всё.
В высотном растягивает не только взрывом (изотропный излучатель-пузырь), но и всплытием (эффект Монгольфье или Архимедова сила) -- пузырь газа, разогретого излучением, значительно легче более холодной окружающей среды и все эти миллиарды горячих во всех смыслах кубометров стремятся забраться повыше.
Радиус действия эми генераторов при условии напряженности поля на излучателе равной электромагнитному пробою воздуха и до спадания его до фонового значения примерно равен 1000*размер излучателя. Инфа из книги Прищепенко "Шорох снарядов" (оно же под другим названием "Шепот гранаты")
можно ли гипотетический авианалёт полностью остановить кинув пару ЭМИ бомб в небо?
Или другая картина. Сейчас, например, активно внедряются снаряды с управляемым подрывом. Соответствующую начинку впихивают в боеприпасы калибром вплоть до 30 мм, а может и того меньше, я не в курсе. При этом, 30 мм снаряд - это боеприпас к очень распространенным во всем мире автоматическим пушкам, темп стрельбы которых может достигать, внимание, 10-и тысяч выстрелов в минуту (в составе многоствольной артустановки). Что само по себе весьма неплохо. Но обсуждаемые боеприпасы "пошли еще дальше" и научились взрываться на подлете к цели, создавая целое облако осколков (система управления огнем определяет необходимое время до подрыва, снаряд на нужное время "программируется" на выходе из ствола). Один из вариантов применения снарядов с управляемым подрывом - борьба с малыми (и не только) беспилотниками, снарядами РСЗО и прочими подобными целями, или же использование в системах активной защиты бронитехники (работа против ракет ПТУР и пр.).
Простите за затянутое вступление )). Просто хочу сказать, что если научить подобные "мелкие" снаряды (или, например, снаряды калибром 57 мм) не только самоподрыву в нужный момент, но и излучению сколь-нибудь серьезного ЭМ импульса (как описанный в статье "генератор электромагнитного импульса для бедных") - то их ценность для ПВО возрастет кратно, особенно при работе с мелкими беспилотниками (кстати, в этом классе сегодня воюют преимущественно гражданские или окологражданские модели, не имеющие никакой защиты от подобных воздействий). И тут не нужно будет большой дальности распространения поля, так как мелкокалиберная пушка доставит подобные снаряды в большом количестве непосредственно к поражаемому объекту.
P.S. насчет эффективности боевых действий: полагаю, что да. Но, наверняка, это уже будет приравниваться к оружию массового уничтожения - с соответствующими последствиями для того, кто применил.
Спасибо за статью!
Автор смешал в кучу генераторы магнитного поля и электромагнитного импульса (ЭМИ), как мне кажется. А как поражающие фактор используются именно радиоволны, магнитная составляющая малоприменима. И эффективно действует ЭМИ исключительно на полупроводниковую технику, лампы равнодушны..
Боеприпасы с генераторами ЭМИ стояли (а может и сейчас стоят) на вооружении советской/российской армии.
А на счёт массового поражения... Дальность действия таких генераторов - десятки метров,в лучшем случае. Теория говорит, что напряженность поля растёт согласно корню четвёртой степени от мощности передатчика. Иными словами,чтобы поднять дальность действия в 2 раза, мощность надо поднять в 16 раз.
Мне возразят что описанные генераторы как раз и генерируют в импульсе мегаватты. Но сгенерировать это пол-дела, надо их излучить. Для чего закинуть в антенну. А тут наступает облом.
Начиная с определённого уровня подводимого напряжения, на антенне, расположенной в воздухе, начинается коронный разряд, переходящий в разряд искровой. Проще говоря, хреноват, закинутый в компактную( а другая в боеприпас не влезет) антенну, создаст молнию. И всё.
И эффективно действует ЭМИ исключительно на полупроводниковую технику, лампы равнодушны..В сумрачные советские времена, когда я учился в ВУЗе, был у нас предмет по влиянию поражающих факторов ядерного взрыва на электронику (название курса уже не вспомню). Итогом курса была курсовая работа по расчету стойкости изделия к тем самым поражающим факторам. Расчет проводился по достаточно толстой методичке с кучей формул, уровень маразматичности которых, увы, было никак не проверить — полагалось им доверять безусловно. Мне в качестве «подопытного изделия» попался обычный осциллограф. Так вот: по результатам расчета самым уязвимым к ЭМИ узлом осциллографа оказался сетевой шнур питания.
А вы говорите «лампы равнодушны» — у них же, за исключением мощных генераторных, управляющая сетка выполняется из достаточно тонкой проволоки.
ПС: правда, по тем маразматическим расчетам, осциллограф оказался гораздо более уязвим к тепловому излучению, чем к ЭМИ — у него, помимо оплавления уже упомянутого сетевого шнура, еще и обгорали карболитовые ручки управления.
о тем маразматическим расчетам, осциллограф оказался гораздо более уязвим к тепловому излучению
Прямо напомнило, как я сдавал гражданскую оборону в вузе (химическая технология).
Учили, естественно, тоже последствиям ядерного взрыва: я, как специалист предприятия, должен в условиях войны рассчитать последствия ядерного взрыва. А задание делили так: девушки рассчитывали последствия непосредственных воздействий ядерного взрыва на город (взрывная волна, радиоактивное заражение, все дела). А у парней задание было чуть сложнее: ядерный взрыв разрушал хранилища на химзаводе, а вот уже из них в воздух поднималось карающее облако хлора, аммиака, оксидов азота и ползло в соответствии с розой ветров на город. Ну и надо было рассчитать объем облака, скорость ветра, время эвакуации, начертить зоны поражения на карте, указать мероприятия по борьбе, эвакуации, дезактивации местности, вот это все.
Было по-своему прикольно, на самом деле. Но я, сделав расчеты, начертив карту (в масштабе, со штампом, с нужными цветами зон поражения, все дела), оформив пояснительную записку или как там эта сшивка с расчетами называлась, задумался о простой вещи. Прикинул, сколько я это все делал - пару вечеров (расчеты, нанесение на карту, проверка, накрывает ли облако с такими параметрами город, если ветер дует в заданном направлении, снова расчеты). Ну ок, можно уполовинить время, если делать только необходимые расчеты и не оформлять чертеж по всем гостам - просто прикинуть на коленке. При этом, вычисленное мной время накрытия химикатами города - 40 минут спустя взрыва.
Это к слову о маразматичности расчетов по ГО.
" Это к слову о маразматичности расчетов по ГО "
Это то чем занимается штаб - заранее считает. Чтобы в нужный момент не метаться с калькулятором, а вскрыть "пакет №5". Где заранее, для времени года и погодных условий прикинуты необходимые величины. А также составлены меры противодействия.
Вообще говоря, и говоря абсолютно серьёзно, уважающий себя генштаб имеет планы на случаи всплытия Атлантиды, прилёта инопланетян, зомбиапоклипсиса и Апокалипсиса простого, восстания мертвецов и пролёта Летающего Макаронного монстра. И еще кучи подобных штук.
И это не придурь. Во-первых лучше иметь хоть какой-то план, чем не иметь никакого. А во-вторых, и главных, отучает шаблонно думать.
Ну собственно говоря, там были довольно примитивные расчеты (типа К = К1К2К4К5/К3, и все эти коэффициенты из справочников и методичек), что я так и хотел - забить это в Эксель и сделать скрипт для ускорения расчетов на преподававшемся нам на начальных курсах VBA - вплоть до того, чтобы прорешать все варианты заданий с его помощью. Просто заморачиваться этим накануне диплома и лета не стал - связывать дальнейшую жизнь с вузом не планировал и банчить этими решенными заданиями было бы некому.
Другое дело что все эти цифры и коэффициенты существовали только в кафедерных методичках, и разработаны были какими-нибудь полковниками в отставке в 80-е годы. Вряд ли на них получилось бы опираться за рамками преподанной нам модели и при этом нешаблонно думать.
Возможно, в реальных условиях точные рассчёты и не нужны. Нужно знание, что в среднем за 30-60 минут накроет город. Условия разные, но порядок вполне можно предположить.
Либо, если угроза реальна - заранее составить несколько планов под разные погодные условия, чтобы в случае чего взять наиболее похожий.
Фокус в том, что эти расчёты следует выполнять не после аварии, а сильно до. Причём желательно ещё на этапе выбора места для строительства, чтобы учесть преобладающие направления ветров и все такое, чтобы с наибольшей вероятностью отраву унесло в сторону. А после аварии достаточно будет только посмотреть готовые расчёты для текущих направления и силы ветра (там точность большая не нужна, и расчёт можно выполнить для относительно небольшого количества направлений и скоростей ветра) и понять, нужна ли эвакуация, откуда куда эвакуировать (как известно, эвакуировать в таких случаях обычно рекомендуется поперёк ветра) и насколько быстро это делать.
Так что хотя постановка учебной задачи несколько маразматична, сами расчёты могут быть достаточно полезны.
Автор смешал в кучу генераторы магнитного поля и электромагнитного
импульса (ЭМИ), как мне кажется. А как поражающие фактор используются
именно радиоволны, магнитная составляющая малоприменима.
Это не так. Ключевое слово - индукция. Даже само название - "электромагнитный" импульс как бы намекает ))
И эффективно действует ЭМИ исключительно на полупроводниковую технику, лампы равнодушны.
Это если техника неправильно спроектирована. До определенного предела, конечно. Случай расплавления экрана не рассматривается ))
Начиная с определённого уровня подводимого напряжения, на антенне,
расположенной в воздухе, начинается коронный разряд, переходящий в
разряд искровой. Проще говоря, хреноват, закинутый в компактную( а
другая в боеприпас не влезет) антенну, создаст молнию. И всё.
Мощность можно поделить сверхразмерным делителем с накачкой и развести на фазированную решетку
1) про лампы считаю -- в значительной степени миф. У ламп тоже есть критические параметры, выход за которые их повреждает. Полупроводниковая электроника может быть защищена схемотехнически. Скорей речь о том, что практически выяснилось, что первые полупроводниковые схемы были менее устойчивы к ЭМИ, чем старые ламповые. Делать из этого глубокие выводы явно не следует.
2) магнитная составляющая поля не существует без электрической, и всегда действуют обе.
3) работу совершает не напряженность поля, а энергия, которая убывает с квадратом расстояния, т. к. попросту пропорциональна отношению площадей сфер условного излучателя и приёмника сигнала (допустим сфера излучателя находится внутри куда большей сферы приёмника, у обоих сфер один центр);
4) мегаватт -- это мера мощности, а не энергии: на отрезках времени стремящихся к бесконечности можно получать бесконечно большие мощности при околонулевых энергиях -- это ничего не значит.
5) ничего "закидывать в антенну" не нужно: в момент взрыва катушка, замыкавшее в себе поле, перестаёт существовать, и оно разлетается в плоскости катушки, в бесконечность. Честно говоря, мне непонятно, почему речь не может идти о катушке витке из сверхпроводящих материалов в который относительно медленно можно "закачать" действительно большую энергию (я полагаю, существенно превышающую энергию взрыва), а потом её взрывом высвободить.
Интересно, а если антенну в вакуум засунуть?
не зависимости от конкретной конструкции, принцип действия подобных устройств основывается на так называемом «сжатии магнитного потока», который позволяет создавать очень мощные магнитные поля за микросекунды.
Не понимаю физической природы явления. Что такое это «сжатие магнитного потока»? Что такое магнитный поток я примерно понимаю. Но что такое его сжатие? В чём суть явления? За счёт какого уравнения появляется электромагнитный импульс при уменьшении (я правильно понял, что важно именно быстрое уменьшение контура с током?) катушки?
Как то примерно так:
"Магнитовзрывные генераторы используют метод, называемый «сжатие магнитного потока», подробно описанный ниже. Этот метод становится возможным, когда шкалы времени, в течение которых работает устройство, достаточно коротки, что резистивные потери тока незначительны, и магнитный поток через любую поверхность, окруженную проводником (медный провод , например) остается неизменным, даже если размер и форма поверхности могут измениться.
Это сохранение потока может быть продемонстрировано из уравнений Максвелла . Наиболее интуитивное объяснение этого сохранения замкнутого потока следует из закона Ленца , который гласит, что любое изменение потока через электрическую цепь вызовет в цепи ток, который будет препятствовать изменению. По этой причине уменьшение площади поверхности, заключенной в проводнике с замкнутым контуром с проходящим через него магнитным полем, которое уменьшило бы магнитный поток, приводит к индукции тока в электрическом проводнике, который стремится поддерживать замкнутый поток на уровне его первоначальная стоимость. В магнитовзрывных генераторах уменьшение площади достигается за счет детонации взрывчатых веществ, упакованных вокруг проводящей трубки или диска, так что возникающая в результате имплозия сжимает трубку или диск. Поскольку магнитный поток равен величине магнитного поля , умноженной на площадь поверхности, по мере уменьшения площади поверхности напряженность магнитного поля внутри проводника увеличивается. Процесс сжатия частично преобразует химическую энергию взрывчатых веществ в энергию интенсивного магнитного поля, окруженного соответственно большим электрическим током.
Назначение генератора магнитного потока может заключаться либо в генерации импульса чрезвычайно сильного магнитного поля, либо в чрезвычайно сильном импульсе электрического тока; в последнем случае замкнутый провод присоединяется к внешней электрической цепи . Этот метод использовался для создания самых сильных искусственных магнитных полей на Земле; поля до 1000 тесла (примерно в 1000 раз больше силы обычного неодимового постоянного магнита) могут быть созданы за несколько микросекунд."
Если уменьшать площадь витка, находящегося в магнитном поле, то произойдет одно из двух:
- либо возникнет ЭДС за счет движения проволоки через поле,
- либо интеграл от поля по витку будет сохраняться, для чего поле должно возрастать.
Начиная с какой-то ЭДС даже незамкнутую катушку пробьет, и она станет короткозамкнутой. В короткозамкнутой катушке с нулевым сопротивлением реализуется чистый второй вариант, с ненулевым — в основном второй с некоторыми потерями на первый.
Это закон сохранения энергии получается и все.
Аналогичное явление для электрического поля всем известно и имеет место при электризации трением. Если конденсатор зарядить до небольшого напряжения, а затем растягивать пластины, совершая работу против силы их притяжения, то вся затраченная энергия достанется полю. Поскольку заряд сохраняется, напряжение на конденсаторе возрастает. При простом натирании палочки тряпочкой это дает киловольты, а в генераторе Ван-де-Граафа — до мегавольта при соответствующей энергии.
Тут происходит то же самое. Запускаем циркулировать по катушке какой-то ток, а потом совершаем работу против силы Ампера. Энергия взрывчатки достается полю катушки, сама катушка уменьшается, плотность энергии растет.
Это закон сохранения энергии получается и все.
Так вы же сами пишете, что «Энергия взрывчатки достается полю катушки, сама катушка уменьшается, плотность энергии растет.» А это уже не закон сохранения энергии. Это уже работа над катушкой.
В конденсаторе это описывается как C=q/U и U=q/C, где C=e*e0*s/d. Тут при изменении d при неизменном q получается U=q*d/(e*e0*s). Это понятно.
Верно ли я понимаю, что:
В катушке-соленоиде индуктивность L=m*m0*s*n*n/l. Мы уменьшаем площадь сечения сердечника s, тем самым уменьшая индуктивность. Потокосцепление f=I*L. Отсюда I=f/L. То есть, если потокосцепление неизменно, то ток в катушке будет увеличиваться при уменьшении её площади.
Аналогичное явление для электрического поля всем известно и имеет место при электризации трением. Если конденсатор зарядить до небольшого напряжения, а затем растягивать пластины, совершая работу против силы их притяжения, то вся затраченная энергия достанется полю. Поскольку заряд сохраняется, напряжение на конденсаторе возрастает. При простом натирании палочки тряпочкой это дает киловольты, а в генераторе Ван-де-Граафа — до мегавольта при соответствующей энергии.
Сегодня я таки узнал, как работает эта эбонитовая палочка. Владик, 30 годиков.
Я так и не увидел слов о потенциале, о площади воздействия, о примерах того чего можно добиться. Вы так и не объяснили реальность.
Поищите в интернете "Александр Прищепенко - Шипение снарядов" .
Это один, если не основной, из авторов советских ЭМИ боеприпасов. Там не нудно,подробно, со схемами описано их создание. А так же результаты испытаний.
У него есть еще несколько книг на эту тему. Основное достоинство - живой язык. Автор умеет объяснять не вгоняя в сон.
А начина он свою карьеру с Бомбы.
Так вот, по поводу пластиковой сферы, и сверхточной фрезеровки каналов. Долгое время эту фрезеровку сделать не могли. По причине отсутствия подходящего станка. (В то время экспорт многих технологий в СССР был запрещен). Станок добывали нереальными путями. Причем ввезти его нужно было в собранном виде, поскольку по понятным причинам монтажа и пусконаладки в комплекте не было. (Насколько это правда, ведь все равно же настройки уйдут при транспортировке...)
Затем возникли какие-то проблемы со взрывателями (которые инициировали ВВ в каналах). Кажется, разброс параметров взрывателей не давал синхронно их активировать.
Так же были какие-то проблемы с кристаллом йодида цезия. То ли структура, то ли размер нужный не получался.
Вобщем, все это тянулось долго, жрало время и деньги. И, как справедливо было замечено в статье, продукт оказался весьма не из массового сегмента. В итоге в серию это не пошло.
Так вот, по поводу пластиковой сферы, и сверхточной фрезеровки каналов. Долгое время эту фрезеровку сделать не могли. По причине отсутствия подходящего станка. (В то время экспорт многих технологий в СССР был запрещен). Станок добывали нереальными путями. Причем ввезти его нужно было в собранном виде, поскольку по понятным причинам монтажа и пусконаладки в комплекте не было. (Насколько это правда, ведь все равно же настройки уйдут при транспортировке...)
Затем возникли какие-то проблемы со взрывателями (которые инициировали ВВ в каналах). Кажется, разброс параметров взрывателей не давал синхронно их активировать.
Вообще-то ровно такая же задача решалась при создании ядерных взрывных устройств. Там тоже надо было обеспечить строго равномерное обжатие сферы с делящимся веществом. (Уменьшение радиуса сферы приводит к переходу вещества в сверхкритическое состояние, и чем равномернее и сильнее будет обжатие, тем больший процент делящегося вещества успеет прореагировать до разрушения устройства).
Так вот, изначально для этого делящийся материал окружали взрывчаткой, на поверхности которой размещалось большое количество детонаторов. Чтобы обеспечить их строго синхронный подрыв, вводились линии замедления и т.д. Но добиться нужной изотропии не удавалось.
А потом была найдена гениальная по своей простоте идея: оказалось, что гораздо лучших результатов можно добиться, просто скомпоновав сферу из двух сортов взрывчатки с разной скоростью распространения детонационной волны. За счет особой формы границы между двумя типами взрывчатки происходит автофокусировка фронта волны. Это так называемая имплозивная схема.
Это резко снизило требования к точности изготовления устройства и т.д.
Не вижу причин, почему нельзя аналогичную схему использовать для ЭМИ-генераторов.
Проблема их низкой популярности, скорее, в другом: очень малый радиус поражения при использовании несфокусированного (сферического) ЭМИ-импульса.
Видимо, при той же массе ВВ в пределах этого радиуса цель надежнее поражается обычными осколками. Кстати, в системах ПВО эти осколки уже давно разлетаются не сферически, а в соответствии с заданной диаграммой направленности. Причем, если я правильно понимаю, в современных ракетах эта диаграмма направленности, в определенных пределах, может формироваться (корректироваться) динамически с учетом траектории сближения с целью. (К сожалению, не смог сейчас найти ссылку с пояснением принципа, но идея вроде бы в том, что подрыв ВВ может производиться в разных точках; соответственно меняется форма облака разлета осколков). В результате цель повреждается механически, что влечет для нее гораздо более широкий круг проблем, чем при глушении электроники (которое вдобавок может оказаться обратимым).
Не вижу причин, почему нельзя аналогичную схему использовать для ЭМИ-генераторов.
Для подрыва ЯЗ надо привысить критическую плотность, неважно с какой скоростью. За 1 нс от момента взрыва это будет достигнуто или за 1 мкс - не имеет значения.
Для создания ЭМИ важно достичь максимальной скорости сжатия. Чем быстрее скорость - тем уже импульс, а чем он уже - тем выше, при одинаковой энергии поля, амплитуда. Условно говоря, импульс шириной в 1 нс будет иметь амплитуду на 3 порядка выше, чем импульс в 1 мкс, полученный сжатием такого же сердечника.
С точностью фокусировки ФУВ тоже всё отнюдь не аналогично: критические параметры ЯЗ, конечно, от геометрии зависят, но допуски по этой самой геометрии широкие, и достаточно сжать ЯЗ до определенной плотности пр сохранении плюс-минус сферической формы. А берут массу ЯЗ, разумеется, с запасом. В случае с кристаллом цезия требования к геометрии ФУВ намного выше, ибо надо соблюдать ориентацию ФУВ внутри (!) кристалла относительно его кристаллографических осей. Потому что в отличии от изотропных металлических слитков или порошков кристаллы анизотропны, и вместо модуля упругости у них соответственно тензор, и один и тот же вектор силы в зависимости от ориентации относительно осей кристалла может вызвать совершенно разные деформации.
Поэтому схемы, работающие для детонации ЯЗ, совсем необязательно по быстродействию и точности фокусировки применимы для генерации ЭМИ. Даже так - почти гарантировано неприменимы в текущем виде.
Для подрыва ЯЗ надо привысить критическую плотность, неважно с какой скоростью. За 1 нс от момента взрыва это будет достигнуто или за 1 мкс - не имеет значения.
Наоборот. При подрыве ЯВУ критически важно сжать делящееся вещество максимально быстро и удерживать его в этом состоянии максимально долго. Иначе начавшаяся цепная реакция остановит сжатие слишком рано и большая часть делящегося вещества просто не успеет прореагировать. Давайте попробуем оценить по порядку величины.
Как известно, максимальная скорость фронта детонационной волны в твердых ВВ близка к 10 км/с. При радиусе критической массы порядка 10 см получаем характерное время обжатия порядка мкс, что по масштабам ядерных реакций ужасно много. Действительно, в условиях ядерного реактора время жизни одного поколения нейтронов, в зависимости от среды, оценивается, как E-4 ... E-8 сек. Цифры для ЯВУ в открытом доступе вряд ли присутствуют, но порядок величин там явно ближе к минимальной границе - как в силу кратно (на два порядка) меньшего размера устройства, так и в силу физики процессов. То есть, за 1 мкс произойдет многократная мультипликация реакции. Поэтому любое уменьшение скорости обжатия сверх физически возможного предела, как и любая несферичность обжатой критической массы кратно усилят утечку нейтронов из зоны реакции и соответственно уменьшат эффективность ЯВУ. Отсюда я делаю вывод, что предельные параметры, достигнутые человечеством в этой области, достигнуты именно при разработке ЯВУ.
Лирическое отступление
Вообще, чтобы произошел ядерный взрыв, совершенно недостаточно просто собрать критическую массу из двух половинок. Она просто разлетится, как только начнется цепная реакция. В лабораториях был целый ряд инцидентов с достижением надкритичности. Как правило, они заканчивались гибелью участников эксперимента от облучения, но ни разу - настоящим
полномасштабным ядерным взрывом
Кстати, википедия утверждает, что во время одного из таких инцидентов "...Злотин быстро сбил верхнюю полусферу на пол, остановив цепную реакцию". Но это возможно лишь в том случае, если надкритичность сборки K была почти в точности равна 1.000... Для грубой оценки примем, что время реакции человека (с учетом распространения нервного импульса) - порядка секунды. Даже если взять время жизни одного поколения нейтронов E-5 (на самом деле наверняка много меньше), то за секунду коэффициент усиления реакции составит K^100000 (K в степени 100 000). Даже при надкритичности 1% (K=1.01) за E+5 поколений формальный коэффициент усиления реакции составит около E+187. Фактически это означает, что если делящееся вещество не меняет свое положение в пространстве, то оно прореагирует почти полностью - а это уже настоящий ядерный взрыв. Учитывая, что в момент проведения экспериментов значение критической массы было известно с точностью до процентов, крайне сомнительно, что экспериментаторы могли обеспечить надкритичность, почти в точности равную 1. Так что "разборка" критической массы в том инциденте, вероятно, все же произошла естественным образом, а не благодаря суперреакции Злотина... Ну или экспериментаторам повезло и сборка была подкритической %-)
Сложность создания ЯВУ именно в том, что химическая реакция должна конкурировать с ядерной, априори гораздо более быстрой. При этом надо достичь не просто критичности, а максимальной сверхкритичности. Кстати, у плутония и урана разные коэффициенты размножения нейтронов (плутоний реагирует быстрее), поэтому пушечная схема не эффективна для плутониевых зарядов. Там не удается достичь нужной скорости совмещения сердечника и оболочки - реакция начинается слишком рано и устройство разрушается до того, как прореагирует основная часть плутония. А вот имплозивная схема работает.
Поэтому схемы, работающие для детонации ЯЗ, совсем необязательно по быстродействию и точности фокусировки применимы для генерации ЭМИ. Даже так - почти гарантировано неприменимы в текущем виде.
Честно скажу, что я не интересовался генераторами ЭМИ-импульсов. Но если все действительно так (т.е. схемы, работающие в ЯВУ, в нашем случае неприменимы), то это автоматически ставит крест на генераторах ЭМИ-импульсов. Так как в рамках этих схем уже достигнут теоретически возможный предел скорости и изотропии обжатия с использованием химических ВВ.
Кстати, по поводу военного применения ЭМИ-импульсов у меня есть еще одно сомнение. Допустим, что мы как-то уменьшили время генерации и повысили мощность импульса. Но ведь общая энергия импульса от этого не меняется. Я вот совсем не уверен, что более мощный, но более короткий импульс будет намного эффективнее "выжигать" электронику. Ведь на таких временах повреждения полупроводниковых устройств определяются в первую очередь поглощенной энергией, а она от перемены слагаемых сомножителей не меняется... Даже наоборот, более короткий импульс будет иметь более широкий спектр, что лишь снизит энергию в отдельных частотных диапазонах, "чувствительных" для целевого устройства.
Может быть, борьба идёт именно за амплитуду импульса -
более мощный, но более короткий импульс будет намного эффективнее "выжигать" электронику
потому что при большем напряжении он пробьёт больше полупроводниковых барьеров в схеме?
В то время как в ядерном оружии решающее значение имеет не амплитуда, а время (заряд нужно сжать не столько плотно, сколько быстро, иначе получится ядерный пшик).
Для детонации ЯЗ вместо образования шипучки ещё нужен ядерный детонатор, урчин, например.
UPD: пока сформулировал мысль и тыкал в кнопки, adeshere написал более развернуто
Периодически то в одном, то в другом фильме мелькает интересный девайс, который позволяет за доли секунд выключить: всю электронику в окрестностях, свет во всём городе, «победить всех роботов разом» и т.д. и т. п. Да, речь пойдёт о «мифическом» генераторе электромагнитного импульса. Но насколько он реален на самом деле?
Ответ на этот вопрос в статье, к сожалению, не прозвучал. Так как он, реален или нет?
В настоящее время эта проблема в большей степени нивелирована, так как телефонные линии обычно пролегают под землёй.
Медных линий уже и не осталось, наверно, ни одной. Только оптика.
10 в минус девятой степени секунд.
Проще говоря, 1 нс.
Типичным разбросом значений выходного тока ... является интервал в 10-1000 раз превышающий ток, который регистрируется при обычных природных ударах молний.
Это сколько ампер? И какой вообще смысл в этой тяжелой фразе?
Вообще, статья не понравилась тем, что приводятся какие-то цифры, которые не с чем сравнить. У одного устройства мощность импульса в тераваттах, у другого энергия в мегаджоулях...
Ну хорошо, 1 МДж, это много или мало? Сколько надо, чтобы поразить армию машин в Зионе?
Энергия пули из АКМ -- это примерно 2кДж. Для того, чтоб убить одного военнослужащего противника нужно примерно 20 тыс. пуль (статистика времён ВОВ).
1МДж -- это, примерно, энергия одного магазина КПВТ. Чего в идеальном случае может хватить на пару лёгко/не-бронированных машин.
Всё плохо. Обычное вооружение куда более энергоёмко.
Возможно такие устройства будут интересны в будущем как "нелетальное" оружие против роботов )
Если самое нежное электронное устройство прместить в детский жестяной пенал, то какая должна быть мощность ЭМИ импульса что бы его повредить?
Как подсказка - смартфону защищенному таким образом ничего не делается и в СВЧ печке.
Ну, справедливости ради, микроволновка — это киловатты, а импульсы здесь — гигаватты, и импульса такой мощности может хватить для преодоления заявленной вами "клетки Фарадея" (не заземленной, к тому же).
Микроволновка, это постоянно генерируемое поле в небольшом объеме. Все ЭМИ короткий импульс на открытом пространстве, т. е. с квадратом расстояния.
Так что, или объемная мощность НАМНОГО превышает мощность микроволновки, типа как на поверхности Солнца. Но тогда поджаривается все живое и плавится все металлическое. Или же детский пенал успешно защищает от этого супероружия.
И, полагаю, все околовоенное защищено немного лучше, чем тонкой жестянкой.
Обычно у всякой управляющей электроники есть входные\выходные цепи, провода от которых расположены за пределами экрана. Их, конечно, защищают. Но у всякой защиты есть предел.
Предел, конечно же есть и задается от ТЗ на разработку. Для примера, можете полюбопытствовать, каким образом защищают входные цепи осциллографов. Что бы на пределе в микровольты защита выдерживала сотни вольт. В принципе можно и киловольты, и десятки киловольт. Это вполне решаемая инженерная задача.
И я предполагаю что в ТЗ на военную аппаратуру такая очевидная вещь как ЭМИ учтена.
Так ведь вопрос не только в разрушении а и в нарушении. Если брать пример с осциллографом - вы при наводке в сотни вольт - милливольты промерять сможете?
В СССР выпускался и стоял на вооружение специальный выстрел к РПГ. Он предназначался для уничтожения танков с системами активной (РЛС+шрапнельницы) и динамической защиты. Выстрел имел взрывогенератор ЭМИ и тандемный заряд. При подлёте к танку срабатывал генератор ЭМИ и на несколько миллисекунд "ослеплял " приёмник РЛС. За это время тандемный заряд спокойно долетал до танка.
В СССР вообще много чего интересного в военном плане выпускалось. Для меня, к примеру, стали открытием комплексы охраны периметра. С датчиками запаха (!), в том числе, и минными сетями, в которых мины обменивались информацией.
https://missilery.info/missile/granit
В режиме беглого огня одна ракета, выполняющая роль "наводчика" летит по высокой траектории, чтобы максимально увеличить площадь захвата цели, в то же время другие ракеты летят по низкой траектории. В полёте ракеты обмениваются информацией о целях. Если ракета -"наводчик" перехвачена, тогда одна из других ракет автоматически принимает на себя её функции. Ракеты сами распределяют и классифицируют по важности цели, выбирают тактику атаки и план ее проведения.
После пуска ракеты сами решают, какая из них будет атаковать какую цель и какие маневры для этого нужно осуществить в соответствии с заложенными в программу поведения математическими алгоритмами. Ракета имеет и средства противодействия атакующим ее противоракетам. Уничтожив главную цель в корабельной группе, оставшиеся ракеты атакуют другие корабли ордера, исключив возможность поражения двумя ракетами одной и той же цели.
1979 год :)
Кстати, хотел добавить к сказанному в статье: вот тут я рассмотрел в другой статье методы получения давлений в 100 000 атмосфер (и более!) - на дому. Теоретически, можно объединить эти две метОды: 1) создать дикое давление с помощью электроразряда в воде - как описано в статье; 2) этот разряд может быть произведён в замкнутом небольшом объёме с водой (грубо говоря, маленькая герметичная металлическая баночка с водой, в виде бублика). В центре этого бублика - трубка. Вокруг всей конструкции - соленоид начального поля.
А дальше всё - как описано тут. То есть, источником мощной быстрой волны давления (распространяющейся со сверхзвуковой скоростью) - является не взрывчатка, а эффект Юткина.
Мощный электромагнитный импульсный генератор — реальность или вымысел?