Ky është artikulli i dytë mbi temën e përdorimit të rezonancave për të shkatërruar objektet fizike.
Artikulli i parë "Gjurma ruse e virusit Stuxnet" ishte hyrës dhe ishte menduar për një auditor të gjerë.
Timeshtë koha për t'u njohur me këtë metodë në detaje, dhe së pari, shikoni videon me një shembull vizual të rezonancës, pas kësaj unë mendoj se tema e artikullit do të bëhet më e qartë, sepse është më mirë të shihet një herë sesa të lexohet njëqind herë…
Këtu është një video:
Këtu është një tjetër:
Pra, ju lutemi trajtoni rezonancën me respekt.
Aq i famshëm, i panjohur për Stuxnet
Virusi me famë botërore Stuxnet tani është kthyer në një lloj historie horror, të gjithë e dinë për të, por askush nuk e kupton plotësisht se si ai arriti të shkatërrojë fshehurazi centrifuga për pasurimin e uraniumit për dy vjet. Kjo nuk është as sabotim, por një metodë më e sofistikuar e sabotimit - sabotim.
Vetëm mendoni gjatë dy viteve, qindra centrifuga po prishen vazhdimisht, të gjitha oraret e prodhimit janë ndërprerë, specialistët thirren "në veshët e tyre" dhe nuk mund të bëjnë asgjë derisa të vijë një mesazh nga Bjellorusia për zbulimin e një virusi, ngarkesa luftarake e të cilave ishin modulet e përditësimit të softuerit të brendshëm për automatizimin industrial nga Siemens.
Më pas, ky virus u quajt Stuxnet. Ne zbuluam metodën e përdorur të infeksionit, me metodat e depërtimit të tij në nivelin e kernelit, dhe metodën e plasaritjes së mbrojtjes me fjalëkalim të kontrolluesve Simatic S7 në rrjetin lokal. Ne kuptuam diçka nga ajo që bën firmware i përditësuar nga virusi i kontrolluesit të grupit të centrifugave.
Por askush nuk e ka shpjeguar ende metodën fizike të çaktivizimit të pajisjeve në këtë akt sabotazhi. Prandaj, ne vetë do të përpiqemi të kuptojmë këtë gjëegjëzë më të rëndësishme.
Çfarë dimë ne
Këtu është ky kontrollues Simatic S7 i mbledhur me module periferike:
Vetë njësia e mikroprocesorit është një kuti me një çelës blu, gjithçka tjetër është periferike. Softueri i mikrokontrolluesit (përdoret një gjuhë e veçantë përkthyese STEP 7) është e vendosur në flash memorjen e brendshme. Përditësimi i softuerit dhe firmuerit të vetë kontrolluesit ndodh përmes rrjetit, ose fizikisht, përmes një flash drive të lëvizshëm. Kontrollues të tillë ishin pajisje kontrolli grupor për 31 centrifuga gazi në të njëjtën kohë.
Por ata thyen drejtpërdrejt centrifugat përmes pajisjeve të tjera, - një konvertues frekuence për funksionimin e një motori elektrik, përafërsisht si më poshtë:
Kështu duken konvertuesit e frekuencave (konvertuesit) për motorët elektrikë asinkronë të fuqive të ndryshme. Emri nënkupton qëllimin funksional të kësaj pajisjeje, ai konverton tensionin e një rrjeti standard (tre faza 360V) në një tension trefazor me një frekuencë të ndryshme dhe një vlerësim të ndryshëm. Konvertimi i tensionit kontrollohet nga sinjale nga rrjeti, ose vendoset manualisht nga paneli i kontrollit.
Një kontrollues Simatic S7 kontrolloi menjëherë një grup (31 pajisje) të konvertuesve të frekuencës, përkatësisht, ishte një njësi kontrolli grupi për 31 centrifuga.
Siç zbuluan specialistët, Semantika e softuerit të kontrollit të grupit u modifikua shumë nga virusi Stuxnet dhe ata konsideruan lëshimin e komandave të kontrollit të grupit në konvertuesit e frekuencave nga softueri i modifikuar i kontrolluesit Simatic S7 si shkaku i drejtpërdrejtë i prishjeve të centrifugës Me
Softueri i pajisjes së kontrollit të modifikuar nga virusi ndryshoi frekuencën e funksionimit të çdo konvertuesi të frekuencës për 15 minuta një herë gjatë një intervali pesë orësh, dhe, në përputhje me rrethanat, shpejtësinë e rrotullimit të motorit elektrik centrifuga të lidhur me të.
Kështu përshkruhet në një studim nga Semantic:
Kështu, shpejtësia e motorit ndryshon nga 1410Hz në 2Hz në 1064Hz dhe pastaj përsëri. Kujtoni frekuencën normale të funksionimit në këtë kohë supozohet të jetë midis 807 Hz dhe 1210 Hz.
Pra, shpejtësia e motorit ndryshon nga 1410Hz në hapa 2Hz në 1064Hz dhe pastaj kthehet mbrapsht. Si kujtesë, frekuenca normale e funksionimit në këtë kohë u ruajt midis 807 Hz dhe 1210 Hz.
Dhe Semantiku përfundon në bazë të kësaj:
Kështu, Stuxnet saboton sistemin duke ngadalësuar ose shpejtuar motorin me ritme të ndryshme në kohë të ndryshme
(Kështu, Stuxnet saboton sistemin duke ngadalësuar ose përshpejtuar motorin me shpejtësi të ndryshme në kohë të ndryshme.)
Për programuesit modernë që dinë fizikë dhe inxhinieri elektrike vetëm në vëllimin e shkollës së mesme, kjo është ndoshta e mjaftueshme, por për specialistët më kompetent një shpjegim i tillë nuk është konsistent. Një ndryshim në shpejtësinë e rrotullimit të rotorit të centrifugës brenda intervalit të lejuar dhe një tejkalim afatshkurtër i frekuencës së funksionimit me 200 Hz (rreth 15%) nga vlera nominale në vetvete nuk mund të çojë në prishje masive të pajisjeve.
Disa detaje teknike
Kështu duket një kaskadë e centrifugave të gazit për prodhimin e uraniumit të pasuruar:
Ka dhjetëra kaskada të tilla në fabrikat e pasurimit të uraniumit, numri i përgjithshëm i centrifugave tejkalon 20-30 mijë …
Vetë centrifuga është një pajisje mjaft e thjeshtë në dizajn, këtu është vizatimi i saj skematik:
Por kjo thjeshtësi konstruktive po mashtron, fakti është se rotori i një centrifuge të tillë, rreth dy metra të gjatë, rrotullohet me një shpejtësi prej rreth 50,000 rpm. Balancimi i një rotori me një konfigurim kompleks hapësinor, gati dy metra në gjatësi, është një detyrë shumë e vështirë.
Për më tepër, kërkohen metoda të veçanta të pezullimit të rotorit në kushineta; për këtë, përdoren kushineta speciale fleksibël të gjilpërave, të kompletuara me një pezullim kompleks magnetik të vetë-përafrimit.
Për besueshmërinë e centrifugave të gazit, problemi kryesor është rezonanca e strukturës mekanike, e cila shoqërohet me shpejtësi të caktuara të rrotullimit të rotorit. Centrifugat e gazit madje kategorizohen mbi këtë bazë. Një centrifugë që vepron me një shpejtësi të rotorit mbi atë rezonante quhet superkritike, më poshtë - nënkritike.
Mos mendoni se shpejtësia e rotorit është frekuenca e rezonancës mekanike. Asgjë e këtij lloji, rezonanca mekanike nuk lidhet me shpejtësinë e rrotullimit të rotorit të centrifugës përmes marrëdhënieve shumë komplekse. Frekuenca e rezonancës dhe shpejtësia e rotorit mund të ndryshojnë sipas një rendi të madhësisë.
Për shembull, një zonë rezonancë tipike e një centrifuge është një frekuencë në intervalin 10Hz-100Hz, ndërsa shpejtësia e rotorit është 40-50 mijë rpm. Për më tepër, frekuenca e rezonancës nuk është një parametër fiks, por një lundrues, varet nga mënyra aktuale e funksionimit të centrifugës (përbërja, dendësia e temperaturës së gazit në radhë të parë) dhe reagimi i kundërt në strukturën e pezullimit të rotorit.
Detyra kryesore e zhvilluesit të pajisjeve është të parandalojë centrifugën të funksionojë në mënyra të dridhjeve të rritura (rezonanca); për këtë, sistemet automatike të bllokimit të urgjencës për nivelin e dridhjeve (matëset e tendosjes), funksionimin me shpejtësi të rotorit duke shkaktuar rezonancë të strukturës mekanike (takometra), Rritja e ngarkesave aktuale të motorit (mbrojtja aktuale).
Sistemet e urgjencës nuk kombinohen kurrë me pajisjet përgjegjëse për funksionimin normal të instalimit, ato janë sisteme të veçanta, zakonisht shumë të thjeshta elektromekanike për ndalimin e punës (thjesht çelsat e urgjencës). Kështu që ju nuk mund t'i çaktivizoni dhe rikonfiguroni ato në mënyrë programore.
Kolegët nga SHBA dhe Izraeli duhej të zgjidhnin një detyrë krejtësisht të parëndësishme, - shkatërroni centrifugën pa shkaktuar automatikën e sigurisë.
Dhe tani në lidhje me të panjohurën se si u bë
Me dorën e lehtë të përkthyesve të qendrës shkencore "NAUTSILUS", të cilët përkthyen kërkimin e specialistëve Symantik në Rusisht, shumë specialistë që nuk e lexuan raportin Symantik në origjinal kishin mendimin se aksidenti ishte shkaktuar nga tensioni i funksionimit frekuenca zvogëlohet në 2Hz në motorin elektrik të centrifugës.
Ky nuk është rasti, përkthimi i saktë jepet në fillim të tekstit të artikullit.
Dhe në parim, është e pamundur të zvogëlohet frekuenca e tensionit të furnizimit të një motori induksion me shpejtësi të lartë në 2Hz. Edhe një furnizim afatshkurtër i një tensioni të tillë me frekuencë të ulët në dredha-dredha do të shkaktojë një qark të shkurtër në mbështjellje dhe do të shkaktojë mbrojtje aktuale.
Gjithçka ishte bërë shumë më e zgjuar.
Metoda e ngacmimit të rezonancës në sistemet elektromekanike të përshkruara më poshtë mund të pretendojë të jetë e re, dhe unë konsiderohem autori i saj, por ka shumë të ngjarë që ajo tashmë përdoret nga autorët e virusit Stuxnet, kështu që, mjerisht, mbetet vetëm për plagjiaturë.. Me
Dhe megjithatë, unë shpjegoj në gishtat e mi, në të njëjtën kohë duke kryer një program arsimor mbi bazat e fizikës. Imagjinoni një ngarkesë masive, të themi një ton, të varur në një kabllo, le të themi 10 metra të gjatë. Ne kemi marrë lavjerrësin më të thjeshtë me frekuencën e tij tingëlluese.
Supozoni më tej se doni ta lëkundni me gishtin tuaj të vogël, duke aplikuar një përpjekje prej 1 kg. Një përpjekje e vetme nuk do të prodhojë asnjë rezultat të dukshëm.
Kjo do të thotë që ju duhet ta shtyni atë në mënyrë të përsëritur, duke aplikuar një përpjekje prej 1 kg në të, të themi 1000 herë, atëherë mund të supozojmë se një përpjekje e tillë e shumëfishtë do të jetë ekuivalente në total me një aplikim të vetëm të një përpjekjeje për ton, kjo është mjaft mjaftueshme për të lëkundur një lavjerrës të tillë.
Dhe kështu, ne ndryshojmë taktikat dhe fillojmë të shtyjmë në mënyrë të përsëritur ngarkesën e pezulluar me gishtin tonë të vogël, çdo herë duke aplikuar një përpjekje prej 1 kg. Ne nuk do të kemi sukses përsëri, sepse nuk dimë fizikë …
Dhe nëse do ta dinin, atëherë së pari do të llogaritnin periudhën e lëkundjes së lavjerrësit (pesha është absolutisht e parëndësishme, pezullimi është 10 metra, forca e gravitetit është 1g) dhe filluan të shtyjnë ngarkesën me këtë periudhë me gishtin e vogël Me Formula është e njohur:
Në 10-20 minuta, ky lavjerrës që peshon një ton do të lëkundej në mënyrë që "mamaja të mos qajë".
Për më tepër, nuk është e nevojshme të shtypni me gishtin e vogël në çdo cilësi të lavjerrësit; kjo mund të bëhet një herë, ose dy herë, dhe madje edhe pas njëqind lëkundjeve të lavjerrësit. Vetëm se koha e ndërtimit do të rritet proporcionalisht, por efekti i ndërtimit do të ruhet plotësisht.
E megjithatë, unë do të befasoj njerëzit që dinë fizikë dhe matematikë në vëllimin e shkollës së mesme (niveli i njohurive të një programuesi tipik modern), periudha e lëkundjes së një lavjerrësi të tillë nuk varet nga amplituda e lëkundjes, duke e rrotulluar atë me një milimetër ose një metër nga pika e pushimit, periudha e lëkundjes dhe, në përputhje me rrethanat, frekuenca e lëkundjes së lavjerrësit do të jetë konstante.
Çdo strukturë hapësinore nuk ka as një, por disa frekuenca rezonante; në fakt, ka disa lavjerrës të tillë në të. Centrifugat e gazit, për shkak të veçorive të tyre teknike, kanë të ashtuquajturën frekuencë rezonante kryesore të faktorit me cilësi të lartë (ato grumbullojnë në mënyrë efektive energjinë e dridhjeve).
Mbetet vetëm për të lëvizur centrifugën e gazit me një gisht në frekuencën tingëlluese. It'sshtë një shaka, natyrisht, nëse ka një motor elektrik me një sistem kontrolli automatik, atëherë e njëjta gjë mund të bëhet shumë më tepër.
Për ta bërë këtë, duhet të rrisni / ulni shpejtësinë e motorit elektrik në kërcime (siç bëri virusi, në 2 Hz) dhe t'i lëshoni këto lëvizje me frekuencën e rezonancës së strukturës mekanike të centrifugës.
Me fjalë të tjera, është e nevojshme të furnizoni motorin me frekuencën e rezonancës mekanike duke përdorur një konvertues të tensionit të frekuencës me frekuencë të ndryshueshme. Momenti i forcës që ndodh në motor kur frekuenca e ndryshimeve të tensionit të furnizimit do të transmetohet në strehim me frekuencën e rezonancës mekanike dhe gradualisht luhatjet rezonante do të arrijnë një nivel në të cilin instalimi do të fillojë të shembet
Luhatjet e frekuencës pranë një vlere mesatare të caktuar quhen "rrahje", ky është një efekt standard i çdo konvertuesi të frekuencës, frekuenca, siç thonë ata, "ecën" brenda kufijve të caktuar, zakonisht jo më shumë se të dhjetat e një përqind të nominalit. Shkatërruesit e maskuar si këto rrahje natyrale të frekuencës, të tyret, të prezantuara artificialisht, moduluan frekuencën e motorit elektrik dhe e sinkronizuan atë me frekuencën e rezonancës mekanike të strukturës hapësinore të centrifugës.
Unë nuk do të hyj më në temë, përndryshe do të akuzohem se kam shkruar udhëzime hap pas hapi për sabotatorët. Prandaj, jashtë diskutimit, unë do të lë pyetjen për të gjetur frekuencën tingëlluese për një centrifugë të veçantë (është individuale për secilën centrifugë). Për të njëjtën arsye, unë nuk do të përshkruaj metodën e rregullimit "të mirë", kur është e nevojshme të balancohet në prag të nxitjes së mbrojtjes emergjente kundër dridhjeve.
Këto detyra zgjidhen përmes softuerit të disponueshëm sensorë të tensionit të daljes të instaluar në konvertuesit e frekuencave. Merrni fjalën time për këtë - kjo është mjaft e realizueshme, janë vetëm algoritmet.
Përsëri në lidhje me aksidentin në HEC-in Sayano-Shushenskaya
Në artikullin e mëparshëm, u hipotezua se aksidenti në hidrocentralin u shkaktua në të njëjtën mënyrë (me metodën e rezonancës) si në një fabrikë të pasurimit të uraniumit në Iran, duke përdorur softuer special.
Kjo nuk do të thotë, natyrisht, se i njëjti virus Stuxnet po vepronte këtu dhe atje, natyrisht që jo. I njëjti parim fizik i shkatërrimit të objektit funksionoi - një rezonancë e nxitur artificialisht e një strukture mekanike.
Prania e rezonancës tregohet nga prania e arrave të palosura për fiksimin e kapakut të turbinës dhe leximet e sensorit të vetëm të dridhjeve aksiale që punonte në kohën e aksidentit.
Duke marrë parasysh koincidencën e kohës dhe shkaqeve të aksidentit të HEC -it me faktin e sabotimit në uzinën e pasurimit të uraniumit iranian, sistemi i vazhdueshëm i kontrollit të dridhjeve u fik në kohën e aksidentit, funksionimi i njësisë nën kontrollin e sistemi automatik i kontrollit të njësisë së turbinës, mund të supozohet se rezonanca nuk ishte një fenomen aksidental, por i krijuar nga njeriu.
Nëse ky supozim është i saktë, atëherë, ndryshe nga situata me centrifugat e gazit, detyra e shkatërrimit të njësisë së turbinës kërkonte ndërhyrje manuale. Pajisjet e disponueshme në HEC nuk lejuan që programi sabotues të zbulonte automatikisht frekuencën individuale të rezonancës dhe më pas t'i mbante dridhjet brenda modalitetit të urgjencës pa shkaktuar sensorët e urgjencës.
Në hidrocentralin, puna e softuerit të sabotimit kërkonte përdorimin e "faktorit njerëzor". Dikush disi duhej të fikte serverin e kontrollit të dridhjeve, dhe para se të transferonte tek zhvilluesit e softuerit të sabotimit parametrat e rezonancave të një njësie të veçantë turbine, të cilat u hoqën prej tij gjashtë muaj para aksidentit gjatë një riparimi të planifikuar.
Pjesa tjetër ishte çështje teknike.
Nuk ka nevojë të mendoni se rezonanca ka ndodhur në trupin e rotorit të turbinës, natyrisht jo. U shkaktua rezonanca e shtresës së ujit, e ngopur me zgavra elastike të kavitacionit, e vendosur midis rotorit të turbinës dhe fletëve udhëzuese.
Në një mënyrë të thjeshtuar, mund të imagjinohet një analogji e tillë, në pjesën e poshtme ka një burim të bërë nga zgavrat e kavitacionit midis rotorit të turbinës dhe teheve të fletëve udhëzuese, dhe ky burim mbështetet nga një kolonë uji njëqind metra e lartë. Rezulton një qark oshilues ideal. Lëkundja e një sistemi të tillë lavjerrësi është një detyrë shumë e vërtetë.
Becauseshtë për shkak të këtij rezonanca GJITHA tehet e fletëve udhëzuese u prishën, dhe jo mekanikisht, nga goditjet, por u prishën nga një ngarkesë dinamike. Këtu është një fotografi e këtyre teheve të thyera, nuk ka gjurmë të goditjes mekanike në sipërfaqet e tyre:
Thikat e thyera të furgonave udhëzues bllokuan vrimën e kullimit të turbinës dhe ishte nga kjo rrethanë e paparashikuar që aksidenti filloi të zhvillohej në një katastrofë.
Rotori i turbinës ngjante me një helikë supertanker dhe filloi të rrotullohej në një "kavanoz me ujë të mbyllur" me një masë prej një mijë e gjysmë ton dhe një shpejtësi rrotullimi prej 150 rpm. Në zonën e punës të turbinës, u krijua një presion i tillë i ujit saqë kapaku u këput, dhe vetë turbina, sipas dëshmitarëve okularë, së bashku me rotorin e gjeneratorit (një kolos prej 1.500 ton) fluturuan deri në tavani i sallës së turbinës.
Ajo që ishte e njohur më tej për të gjithë.
